Proces pronalaska parne mašine, kao što je to često slučaj u tehnici, trajao je skoro čitav vek, pa je izbor datuma za ovaj događaj prilično proizvoljan. Međutim, niko ne poriče da je iskorak koji je doveo do tehnološke revolucije izveo Škot James Watt.

Ljudi su od davnina razmišljali o korištenju pare kao radnog fluida. Međutim, tek na prijelazu iz XVII-XVIII stoljeća. uspio pronaći način da proizvede koristan rad uz pomoć pare. Jedan od prvih pokušaja da se para stavi u službu čovjeka napravljen je u Engleskoj 1698. godine: mašina pronalazača Saveryja bila je dizajnirana za odvodnjavanje rudnika i pumpanje vode. Istina, Saveryjev izum još nije bio motor u punom smislu te riječi, jer, osim nekoliko ručno otvorenih i zatvorenih ventila, nije imao pokretnih dijelova. Saverijeva mašina je radila na sledeći način: prvo je zapečaćeni rezervoar bio napunjen parom, a zatim je hlađena spoljna površina rezervoara. hladnom vodom, uzrokujući kondenzaciju pare i stvaranje djelimičnog vakuuma u rezervoaru. Nakon toga je voda - na primjer, sa dna rudnika - usisana u rezervoar kroz usisnu cijev i, nakon što je ušao sljedeći dio pare, izbačena.

Prvu parnu mašinu sa klipom napravio je Francuz Denis Papin 1698. godine. Voda se zagrevala unutar vertikalnog cilindra sa klipom, a nastala para je klip gurala prema gore. Kako se para hladila i kondenzovala, klip je potisnut atmosferskim pritiskom. Kroz sistem blokova, Papinova parna mašina mogla je pokretati različite mehanizme, kao što su pumpe.

Savršeniju mašinu je 1712. godine napravio engleski kovač Thomas Newcomen. Kao i u Papinovoj mašini, klip se kretao u vertikalnom cilindru. Para iz kotla je ušla u podnožje cilindra i podigla klip prema gore. Kada se u cilindar ubrizgava hladna voda, para se kondenzuje, stvara se vakuum u cilindru, a pod uticajem atmosferskog pritiska klip pada. Ovaj povratni hod uklonio je vodu iz cilindra i pomoću lanca spojenog na klackalicu, koji se kretao poput zamaha, podigao šipku pumpe prema gore. Kada je klip bio na dnu svog hoda, para je ponovo ušla u cilindar, a uz pomoć protivteže postavljene na šipku pumpe ili na klackalicu, klip se podigao u prvobitni položaj. Nakon toga, ciklus je ponovljen.

Newcomen mašina je bila u širokoj upotrebi u Evropi više od 50 godina. 1740-ih godina, mašina sa cilindrom dužine 2,74 m i prečnika 76 cm obavila je za jedan dan posao koji je tim od 25 ljudi i 10 konja, koji je radio u smenama, obavio za nedelju dana. Pa ipak, njegova efikasnost je bila izuzetno niska.

Najupečatljivija industrijska revolucija manifestirala se u Engleskoj, prvenstveno u tekstilnoj industriji. Nesklad između ponude tkanina i brzo rastuće potražnje privukao je najbolje dizajnerske umove na razvoj strojeva za predenje i tkanje. Istorija engleske tehnologije zauvijek je uključivala imena Cartwrighta, Kaya, Cromptona, Hargreavesa. Ali mašine za predenje i tkanje koje su stvorili trebale su kvalitativno novi, univerzalni motor koji bi kontinuirano i ravnomerno (što vodeni točak nije mogao da obezbedi) pokretao mašine u jednosmerno rotaciono kretanje. Tu se u svom svom sjaju pojavio talenat slavnog inženjera, "čarobnjaka iz Greenocka" Jamesa Watta.

Watt je rođen u škotskom gradu Greenock u porodici brodograditelja. Radeći kao šegrt u radionicama u Glazgovu, Džejms je u prve dve godine stekao kvalifikacije gravera, majstora u izradi matematičkih, geodetskih, optičkih instrumenata i raznih navigacionih instrumenata. Po savjetu svog strica, profesora, James je upisao lokalni univerzitet kao mehaničar. Ovdje je Watt počeo raditi na parnim mašinama.

James Watt je pokušavao poboljšati Newcomenov parno-atmosferski stroj, koji je općenito bio dobar samo za pumpanje vode. Bilo mu je jasno da je glavni nedostatak Newcomenove mašine naizmjenično grijanje i hlađenje cilindra. Godine 1765. Watt je došao na ideju da bi cilindar mogao ostati vruć cijelo vrijeme ako se para pre kondenzacije preusmjeri u poseban rezervoar kroz cjevovod s ventilom. Osim toga, Watt je napravio još nekoliko poboljšanja koja su konačno pretvorila parnu atmosfersku mašinu u parnu mašinu. Na primjer, izumio je mehanizam šarke - "Vattov paralelogram" (tako se zove jer dio karika - poluge koje čine njegovu kompoziciju formiraju paralelogram), koji je pretvarao povratno kretanje klipa u rotacijsko kretanje glavne osovine. . Sada su razboji mogli da rade neprekidno.

Godine 1776. testirana je Wattova mašina. Ispostavilo se da je njegova efikasnost dvostruko veća od Newcomenove mašine. Godine 1782. Watt je stvorio prvi univerzalni parni stroj dvostruko djelovanje. Para je ulazila u cilindar naizmjenično s jedne, pa s druge strane klipa. Stoga je klip napravio i radni i obrnuti hod uz pomoć pare, koje nije bilo unutra stari automobili. Pošto je klipnjača u parnoj mašini dvostrukog dejstva vršila akciju vučenja i guranja, morao je da se prepravi stari pogonski sistem lanaca i klackalica, koji su reagovali samo na potisak. Watt je razvio sistem povezivanja i koristio planetarni mehanizam za pretvaranje povratnog kretanja klipnjače u rotacijsko kretanje, koristeći teški zamašnjak, centrifugalni regulator brzine, disk ventil i manometar za mjerenje pritiska pare. “Rotaciona parna mašina” koju je patentirao Watt prvo je bila široko korištena u predionicama i tkaonicama, a kasnije iu drugim industrijskim preduzećima. Watt motor je bio prikladan za bilo koji automobil, a izumitelji samohodnih mehanizama nisu bili spori da to iskoriste.

Wattova parna mašina bila je zaista izum stoljeća, označavajući početak industrijske revolucije. Ali pronalazač se tu nije zaustavio. Komšije su više puta sa iznenađenjem posmatrale kako Watt vozi konje po livadi, vukući posebno odabrane utege. Tako je postojala jedinica snage - konjske snage, koja je kasnije dobila univerzalno priznanje.

Nažalost, financijske poteškoće natjerale su Watta, već u odrasloj dobi, da radi geodetska istraživanja, radi na izgradnji kanala, gradi luke i marine i konačno uđe u ekonomski ropski savez s poduzetnikom Johnom Rebeckom, koji je ubrzo doživio potpuni finansijski kolaps.

PARNI ROTACIJSKI MOTOR i PARNI AKSIJALNI KLIPNI MOTOR

Rotaciona parna mašina (parna mašina rotacionog tipa) je jedinstvena snažna mašina, čiji razvoj proizvodnje još nije dobio odgovarajući razvoj.

S jedne strane, različiti dizajni rotacioni motori postojao u posljednjoj trećini 19. stoljeća i čak je dobro funkcionirao, uključujući i pogon dinamo za proizvodnju električne energije i opskrbu svim vrstama objekata. Ali kvaliteta i tačnost proizvodnje takvih parnih mašina (parnih mašina) bila je vrlo primitivna, tako da su imali nisku efikasnost i malu snagu. Od tada su male parne mašine postale prošlost, ali uz zaista neefikasne i neperspektivne klipne parne mašine, prošlost su i rotacione parne mašine koje imaju dobre izglede.

Glavni razlog je to što na nivou tehnologije s kraja 19. stoljeća nije bilo moguće napraviti zaista kvalitetan, snažan i izdržljiv rotacioni motor.
Stoga su od čitavog niza parnih mašina i parnih mašina do našeg vremena uspješno i aktivno opstale samo parne turbine enormne snage (od 20 MW i više), koje danas čine oko 75% proizvodnje električne energije u našoj zemlji. Više parnih turbina velike snage obezbjeđuju energiju iz nuklearnih reaktora u borbenim podmornicama koje nose rakete i na velikim arktičkim ledolomcima. Ali to je sve ogromne mašine. Parne turbine dramatično gube svu svoju efikasnost kada se smanjuju u veličini.

…. Zato motorne parne mašine i parne mašine snage ispod 2000 - 1500 kW (2 - 1,5 MW), koje bi efektivno radile na paru dobijenu sagorevanjem jeftinog čvrstog goriva i raznog slobodnog zapaljivog otpada, sada nisu u svetu.
Upravo u ovom praznom polju tehnologije danas (i potpuno ogoljenoj, ali veoma potrebnoj komercijalnoj niši), u ovoj tržišnoj niši mašina male snage, parni rotacioni motori mogu i treba da zauzmu svoje veoma dostojno mesto. A potreba za njima samo u našoj zemlji je na desetine i desetine hiljada... Naročito male i srednje energetske mašine za autonomnu proizvodnju električne energije i samostalno napajanje potrebne su malim i srednjim preduzećima u područjima udaljenim od velikih gradova i velike elektrane: - na malim pilanama, udaljenim rudnicima, u poljskim kampovima i šumskim parcelama, itd., itd.
…..

..
Pogledajmo faktore koji čine rotacione parne mašine boljim od njihovih najbližih rođaka, parnih mašina u obliku klipnih parnih mašina i parnih turbina.
… — 1) Rotacioni motori su pogonske mašine zapreminskog širenja - poput klipnih motora. One. imaju nisku potrošnju pare po jedinici snage, jer se para povremeno dovodi u njihove radne šupljine, i to u strogo doziranim porcijama, a ne u stalnom obilnom protoku, kao u parnim turbinama. Zbog toga su parne rotacijske mašine mnogo ekonomičnije od parnih turbina po jedinici izlazne snage.
— 2) Rotacioni parni strojevi imaju rame za primjenu sila djelujućeg plina (okretnog momenta) znatno (višestruko) više od klipnih parnih strojeva. Stoga je snaga koju razvijaju mnogo veća od snage parnih klipnih motora.
— 3) Parne rotacione mašine imaju mnogo veći hod od klipnih parnih mašina, tj. imaju sposobnost da pretvore većinu unutrašnje energije pare u koristan rad.
— 4) Parne rotacione mašine mogu efikasno da rade na zasićenoj (vlažnoj) pari, bez poteškoća omogućavajući kondenzaciju značajnog dela pare sa njenim prelaskom u vodu direktno u radnim delovima parne rotacione mašine. Ovo takođe povećava efikasnost parne elektrane koja koristi parni rotacioni motor.
— 5 ) Parni rotacioni motori rade brzinom od 2-3 hiljade obrtaja u minuti, što je optimalna brzina za proizvodnju električne energije, za razliku od preniskih klipnih motora (200-600 obrtaja u minuti) tradicionalne parne lokomotive motora, ili od previše brzih turbina (10-20 hiljada okretaja u minuti).

Istovremeno, parni rotacioni motori su tehnološki relativno laki za proizvodnju, što čini njihove troškove proizvodnje relativno niskim. Za razliku od izuzetno skupih parnih turbina za proizvodnju.

DAKLE, SAŽETAK OVOG ČLANKA - parni rotacioni motor je veoma efikasna parna mašina za pretvaranje pritiska pare iz toplote sagorevanja čvrstog goriva i zapaljivog otpada u mehaničku i u električnu energiju.

Autor ovog sajta je već primio više od 5 patenata za izume na različitim aspektima dizajna parnih rotacionih motora. Proizveden je i niz malih rotacijskih motora snage od 3 do 7 kW. Sada projektiramo parne rotacione mašine snage od 100 do 200 kW.
Ali rotacijski motori imaju "generičku manu" - složen sistem brtvi, koji se za male motore ispostavlja da je previše složen, minijaturan i skup za proizvodnju.

Istovremeno, autor stranice razvija parne aksijalne klipne motore sa suprotnim - nadolazećim kretanjem klipa. Ovaj raspored je energetski najefikasnija varijacija u pogledu snage od svih mogućih shema za korištenje klipnog sistema.
Ovi motori malih dimenzija su nešto jeftiniji i jednostavniji od rotacijskih motora, a brtve u njima se koriste najtradicionalnije i najjednostavnije.

Ispod je video koji koristi mali aksijalni klip bokserski motor sa suprotnim klipovima.

Trenutno se proizvodi takav aksijalni klipni bokser motor od 30 kW. Očekuje se da će resurs motora biti nekoliko stotina hiljada sati motora, jer je brzina parne mašine 3-4 puta manja od brzine motora unutrašnjim sagorevanjem, u frikcionom paru "klip-cilindar" - podvrgnut ionsko-plazma nitriranju u vakuumskom okruženju i tvrdoća tarnih površina je 62-64 HRC jedinice. Za detalje o procesu površinskog očvršćavanja nitriranjem, vidi.

Evo animacije principa rada takvog aksijalno-klipnog bokser motora, sličnog rasporeda, s nadolazećim pokretom klipa

Parna mašina je toplotna mašina u kojoj se potencijalna energija pare koja se širi pretvara u mehaničku energiju koja se daje potrošaču.

Upoznat ćemo se sa principom rada mašine koristeći pojednostavljeni dijagram na sl. jedan.

Unutar cilindra 2 nalazi se klip 10 koji se može kretati naprijed-nazad pod pritiskom pare; cilindar ima četiri kanala koji se mogu otvarati i zatvarati. Dva gornja parna kanala1 i3 su spojeni cevovodom na parni kotao, a kroz njih svježa para može ući u cilindar. Kroz dva donja kapica 9 i 11, par, koji je već završio posao, oslobađa se iz cilindra.

Dijagram prikazuje trenutak kada su otvoreni kanali 1 i 9, kanali 3 i11 zatvoreno. Dakle, svježa para iz kotla kroz kanal1 ulazi u lijevu šupljinu cilindra i svojim pritiskom pomiče klip udesno; u ovom trenutku, izduvna para se uklanja iz desne šupljine cilindra kroz kanal 9. Sa krajnjim desnim položajem klipa, kanali1 i9 su zatvoreni, a 3 za ulaz svježe pare i 11 za odvod ispušne pare su otvoreni, zbog čega će se klip pomjeriti ulijevo. U krajnjem lijevom položaju klipa otvaraju se kanali1 i 9 i kanali 3 i 11 se zatvaraju i proces se ponavlja. Tako se stvara pravolinijsko povratno kretanje klipa.

Za pretvaranje ovog pokreta u rotacijski koristi se tzv. Sastoji se od klipnjače - 4, spojene na jednom kraju sa klipom, a na drugom, okretno, pomoću klizača (poprečne glave) 5, klizeći između paralela vodilice, sa klipnjačom 6, koja prenosi kretanje na glavno vratilo 7 kroz koleno ili polugu 8.

Količina obrtnog momenta na glavnom vratilu nije konstantna. Zaista, snagaR , usmjeren duž stabljike (slika 2), može se razložiti na dvije komponente:TO usmjerena duž klipnjače, iN , okomito na ravan vodećih paralela. Sila N nema uticaja na kretanje, već samo pritiska klizač na paralele vodilice. SnagaTO prenosi se duž klipnjače i djeluje na radilicu. Ovdje se opet može razložiti na dvije komponente: siluZ , usmjerena duž polumjera radilice i pritiskajući osovinu na ležajeve, a silaT okomito na radilicu i uzrokuje rotaciju osovine. Veličina sile T će se odrediti iz razmatranja trougla AKZ. Budući da je ugao ZAK = ? + ?, onda

T = K grijeh (? + ?).

Ali iz OKP trougla snaga

K= P/ cos ?

Zbog toga

T= psin( ? + ?) / cos ? ,

Tokom rada mašine za jedan okret osovine, uglovi? i? i snaguR se kontinuirano mijenjaju, a samim tim i veličina torzijske (tangencijalne) sileT takođe promenljiva. Da bi se stvorila ujednačena rotacija glavne osovine tijekom jednog okretaja, na nju je postavljen teški zamašnjak, zbog čije inercije se održava konstantna kutna brzina rotacije osovine. U onim trenucima kada je moćT povećava, ne može odmah povećati brzinu rotacije osovine dok se zamašnjak ne ubrza, što se ne dešava odmah, budući da zamašnjak ima veliku masu. U onim trenucima kada je rad proizveden od strane sile uvijanjaT , postaje manje posla sile otpora koje stvara potrošač, zamašnjak, opet, zbog svoje inercije, ne može odmah smanjiti brzinu i, odajući energiju primljenu tijekom njegovog ubrzanja, pomaže klipu da savlada opterećenje.

Na krajnjim pozicijama uglova klipa? +? = 0, dakle sin (? + ?) = 0 i, prema tome, T = 0. Pošto u ovim položajima nema rotacione sile, da je mašina bez zamajca, spavanje bi moralo prestati. Ovi ekstremni položaji klipa se nazivaju mrtvi položaji ili mrtve tačke. Kroz njih prolazi i radilica zbog inercije zamajca.

U mrtvim položajima klip ne dolazi u kontakt sa poklopcima cilindara, između klipa i poklopca ostaje tzv. štetan prostor. Zapremina štetnog prostora uključuje i zapreminu parnih kanala od organa za distribuciju pare do cilindra.

Moždani udarS naziva se putanja koju pređe klip kada se kreće iz jednog ekstremnog položaja u drugi. Ako je udaljenost od središta glavnog vratila do središta osovine radilice - polumjer radilice - označena sa R, tada je S = 2R.

Zapremina cilindra V h naziva se zapremina koju opisuje klip.

Tipično, parni strojevi imaju dvostruko (dvostrano) djelovanje (vidi sliku 1). Ponekad se koriste mašine sa jednim dejstvom, u kojima para vrši pritisak na klip samo sa strane poklopca; druga strana cilindra u takvim mašinama ostaje otvorena.

U zavisnosti od pritiska kojim para napušta cilindar, mašine se dele na izduvne, ako para izlazi u atmosferu, kondenzacione, ako para ulazi u kondenzator (hladnjak u kojem se održava smanjeni pritisak) i odvod toplote, u koju para koja se ispušta u mašini koristi za bilo koju svrhu (grijanje, sušenje, itd.)

Parne mašine su korišćene kao pogonske mašine u crpnim stanicama, lokomotivama, na parnim brodovima, traktorima, parnim kolima i dr. Vozilo Oh. Parne mašine su doprinele širokoj komercijalnoj upotrebi mašina u preduzećima i bile su energetska osnova industrijske revolucije 18. veka. Parne mašine su kasnije zamenjene motorima sa unutrašnjim sagorevanjem, parnim turbinama, elektromotorima i nuklearnim reaktorima, koji su efikasniji.

Parna mašina u akciji

pronalazak i razvoj

Prvi poznati uređaj na parni pogon opisao je Heron Aleksandrijski u prvom veku, takozvanu "Heronovu kupku" ili "eolipil". Para koja je tangencijalno izlazila iz mlaznica učvršćenih na kuglu, učinila je da se lopta okrene. Pretpostavlja se da pretvaranje pare u mehaničko kretanje bio je poznat u Egiptu tokom perioda rimske vladavine i koristio se u jednostavnim uređajima.

Prvi industrijski motori

Nijedan od opisanih uređaja nije zapravo korišten kao sredstvo za rješavanje korisnih problema. Prva parna mašina korišćena u proizvodnji bila je "vatrogasna mašina", koju je dizajnirao engleski vojni inženjer Thomas Savery 1698. godine. Savery je dobio patent za svoj uređaj 1698. godine. Radilo se o klipnoj parnoj pumpi, i očigledno ne baš efikasnoj, jer se toplota pare gubila svaki put kada bi se kontejner hladio, i prilično opasan u radu, jer se zbog visokog pritiska pare, rezervoari i cevovodi motora ponekad eksplodirao. Pošto se ovaj uređaj mogao koristiti i za okretanje točkova vodenog mlina i za ispumpavanje vode iz rudnika, pronalazač ga je nazvao "prijateljem rudara".

Tada je engleski kovač Thomas Newcomen 1712. pokazao svoj " atmosferski motor“, koja je bila prva parna mašina za kojom je mogla postojati komercijalna potražnja. Bio je to poboljšani Savery parni stroj u kojem je Newcomen značajno smanjen radni pritisak par. Newcomen je možda bio zasnovan na opisu Papinovih eksperimenata koje je držalo Kraljevsko društvo iz Londona, kojem je možda imao pristup preko člana društva, Roberta Hookea, koji je radio s Papinom.

Šema rada parna mašina Newcomen.
– Para je prikazana ljubičastom, voda plavom.
– Otvoreni ventili su prikazani zelenom bojom, zatvoreni ventili crvenom bojom

Prva primjena Newcomen motora bila je pumpanje vode iz dubokog rudnika. U rudničkoj pumpi, klackalica je bila povezana sa šipkom koja se spuštala u rudnik do komore pumpe. Pokretni pokreti potiska prenošeni su na klip pumpe, koji je dovodio vodu do vrha. Ventili ranih Newcomen motora otvarani su i zatvarani ručno. Prvo poboljšanje bila je automatizacija ventila, koje je pokretala sama mašina. Legenda kaže da je ovo poboljšanje 1713. godine napravio dječak Humphrey Potter, koji je morao otvarati i zatvarati ventile; kada mu je to dosadilo, vezao je ručke ventila konopcima i otišao da se igra sa decom. Do 1715. već je stvoren sistem upravljanja polugom, pokretan mehanizmom samog motora.

Prvu dvocilindričnu vakuumsku parnu mašinu u Rusiji dizajnirao je mehaničar I. I. Polzunov 1763. godine i sagradio 1764. za pogon mehova duvaljki u tvornicama Barnaul Kolyvano-Voskresensky.

Humphrey Gainsborough je izgradio model kondenzatorske parne mašine 1760-ih godina. Godine 1769., škotski mehaničar James Watt (možda koristeći Gainsboroughove ideje) patentirao je prva značajna poboljšanja Newcomenovog vakuum motora, što ga je učinilo mnogo efikasnijim u potrošnji goriva. Watt-ov doprinos je bio da se faza kondenzacije vakuum motora odvoji u posebnu komoru dok su klip i cilindar bili na temperaturi pare. Watt je dodao još nekoliko važnih detalja Newcomenovom motoru: postavio je klip unutar cilindra za izbacivanje pare i pretvorio povratno kretanje klipa u rotaciono kretanje pogonskog točka.

Na osnovu ovih patenata, Watt je napravio parnu mašinu u Birminghamu. Do 1782. Wattova parna mašina bila je više od 3 puta efikasnija od Newcomenove. Poboljšanje efikasnosti Watt motora dovelo je do upotrebe snage pare u industriji. Osim toga, za razliku od Newcomen motora, Watt motor je omogućio prijenos rotacijskog kretanja, dok je u ranim modelima parnih strojeva klip bio spojen na klackalicu, a ne direktno na klipnjaču. Ovaj motor je već imao glavne karakteristike modernih parnih mašina.

Dalje povećanje efikasnosti bila je upotreba pare visokog pritiska (Amerikanac Oliver Evans i Englez Richard Trevithick). R. Trevithick je uspješno konstruirao industrijske jednotaktne motore pod visokim pritiskom, poznate kao "cornish motori". Radili su na 50 psi, ili 345 kPa (3.405 atmosfera). Međutim, sa povećanjem pritiska, postojala je i veća opasnost od eksplozija u mašinama i kotlovima, što je u početku dovelo do brojnih nesreća. Sa ove tačke gledišta, najvažniji element mašine visokog pritiska bio je sigurnosni ventil, koji je oslobađao višak pritiska. Pouzdan i siguran rad počelo je tek sa akumulacijom iskustva i standardizacijom procedura za izgradnju, rad i održavanje opreme.

Francuski pronalazač Nicolas-Joseph Cugnot demonstrirao je 1769. godine prvo radno samohodno parno vozilo: "fardier à vapeur" (parna kolica). Možda se njegov izum može smatrati prvim automobilom. Samohodni parni traktor pokazao se kao veoma koristan kao mobilni izvor mehaničke energije koji je pokretao druge poljoprivredne mašine: vršilice, prese, itd. Godine 1788. parobrod koji je napravio John Fitch već je redovno vozio duž reke. Rijeka Delaware između Philadelphije (Pensilvanija) i Burlingtona (država New York). Podigao je 30 putnika na brod i išao brzinom od 7-8 milja na sat. J. Fitchov parobrod nije bio komercijalno uspješan, jer je dobar kopneni put konkurirao njegovoj ruti. Godine 1802., škotski inženjer William Symington napravio je konkurentan parobrod, a 1807. američki inženjer Robert Fulton koristio je Watt parnu mašinu za pogon prvog komercijalno uspješnog parobroda. Dana 21. februara 1804. godine, prva samohodna željeznička parna lokomotiva, koju je napravio Richard Trevithick, bila je izložena u željezari Penydarren u Merthyr Tydfilu u Južnom Velsu.

Klipni parni strojevi

Klipni motori koriste snagu pare za pomicanje klipa u zatvorenoj komori ili cilindru. Pokretno djelovanje klipa može se mehanički pretvoriti u linearno kretanje za klipne pumpe ili u rotacijsko kretanje za pogon rotirajućih dijelova alatnih mašina ili kotača vozila.

vakuum mašine

Rane parne mašine su isprva nazvane "vatrogasne mašine", a takođe i "atmosferske" ili "kondenzacione" Wattove mašine. Radili su na principu vakuuma i stoga su poznati i kao "vakum motori". Takve mašine su radile za pogon klipnih pumpi, u svakom slučaju, nema dokaza da su korištene u druge svrhe. Tokom rada parne mašine vakuumskog tipa na početku parnog ciklusa nizak pritisak ulazi u radnu komoru ili cilindar. Ulazni ventil se tada zatvara, a para se hladi i kondenzuje. Kod Newcomen motora rashladna voda se raspršuje direktno u cilindar i kondenzat izlazi u kolektor kondenzata. Ovo stvara vakuum u cilindru. Atmosferski pritisak na vrhu cilindra pritiska klip i dovodi do njegovog pomeranja prema dole, odnosno pogonskog udara.

Stalno hlađenje i dogrevanje radnog cilindra mašine bilo je veoma rasipno i neefikasno, međutim, ove parne mašine su omogućavale pumpanje vode sa veće dubine nego što je to bilo moguće pre njihove pojave. godine pojavila se verzija parne mašine koju je kreirao Watt u saradnji sa Matthewom Boultonom, čija je glavna inovacija uklanjanje procesa kondenzacije u posebnoj zasebnoj komori (kondenzator). Ova komora je stavljena u kupatilo sa hladnom vodom i povezana sa cilindrom pomoću cevi zatvorene ventilom. Na kondenzacionu komoru je pričvršćena posebna mala vakuum pumpa (prototip kondenzatne pumpe), pokretana klackalicom i služila za uklanjanje kondenzata iz kondenzatora. Dobivenu toplu vodu je specijalna pumpa (prototip napojne pumpe) dovodila natrag u kotao. Još jedna radikalna inovacija bilo je zatvaranje gornjeg kraja radnog cilindra, na čijem se vrhu sada nalazila para niskog pritiska. Ista para je bila prisutna u dvostrukom plaštu cilindra, podržavajući ga konstantna temperatura. Prilikom uzlaznog kretanja klipa, ova para se kroz posebne cijevi prenosila do donjeg dijela cilindra da bi se kondenzovala pri sljedećem taktu. Mašina je, zapravo, prestala da bude "atmosferska", a njena snaga je sada zavisila od razlike pritiska između pare niskog pritiska i vakuuma koji se mogao dobiti. U parnoj mašini Newcomen klip je bio podmazan malom količinom vode koja je izlivena na njega, kod Wattovog motora to je postalo nemoguće, pošto je para sada bila u gornjem delu cilindra, bilo je potrebno preći na podmazivanje sa mešavina masti i ulja. Ista mast je korištena u kutiji za punjenje šipke cilindra.

Vakuumske parne mašine, uprkos očiglednim ograničenjima njihove efikasnosti, bile su relativno bezbedne, koristeći paru niskog pritiska, što je bilo sasvim u skladu sa opštim niskim nivoom tehnologije kotlova iz 18. veka. Snaga mašine bila je ograničena niskim pritiskom pare, veličinom cilindra, brzinom sagorevanja goriva i isparavanja vode u kotlu i veličinom kondenzatora. Maksimalna teoretska efikasnost bila je ograničena relativno malom temperaturnom razlikom sa obe strane klipa; zbog toga su vakuumske mašine namenjene za industrijsku upotrebu bile prevelike i skupe.

Kompresija

Izlazni otvor cilindra parne mašine se lagano zatvara prije nego što klip dostigne krajnji položaj, ostavljajući nešto ispušne pare u cilindru. To znači da u ciklusu rada postoji faza kompresije koja formira takozvani „parni jastuk“, koji usporava kretanje klipa u njegovim ekstremnim položajima. Takođe eliminiše nagli pad pritiska na samom početku faze usisavanja kada sveža para ulazi u cilindar.

Napred

Opisani efekat "parnog jastuka" je pojačan i činjenicom da ulazak sveže pare u cilindar počinje nešto ranije nego što klip dođe u krajnji položaj, odnosno postoji izvesno napredovanje usisnog. Ovo napredovanje je neophodno kako bi pre nego što klip započne radni hod pod dejstvom sveže pare, para imala vremena da popuni mrtvi prostor koji je nastao kao rezultat prethodne faze, odnosno usisno-ispušne kanale i zapremina cilindra koja se ne koristi za kretanje klipa.

jednostavno proširenje

Jednostavna ekspanzija pretpostavlja da para radi samo kada se širi u cilindru, a ispušna para se ispušta direktno u atmosferu ili ulazi u poseban kondenzator. Preostala toplota pare se tada može iskoristiti, na primer, za zagrevanje prostorije ili vozila, kao i za prethodno zagrevanje vode koja ulazi u kotao.

Compound

Tokom procesa ekspanzije u cilindru mašine pod visokim pritiskom, temperatura pare opada proporcionalno njenom širenju. Kako nema izmjene topline (adijabatski proces), ispada da para ulazi u cilindar na višoj temperaturi nego što izlazi iz njega. Takve temperaturne fluktuacije u cilindru dovode do smanjenja efikasnosti procesa.

Jedan od metoda rješavanja ove temperaturne razlike predložio je 1804. engleski inženjer Arthur Wolfe, koji je patentirao Wulff visokotlačna složena parna mašina. U ovoj mašini, visokotemperaturna para iz parnog kotla ulazila je u cilindar visokog pritiska, a zatim je para koja se iz njega ispuštala na nižoj temperaturi i pritisku ušla u cilindar (ili cilindre) niskog pritiska. Ovo je smanjilo pad temperature u svakom cilindru, što je generalno smanjilo temperaturne gubitke i poboljšao ukupni koeficijent korisna akcija parna mašina. Para niskog pritiska imala je veći volumen, pa je stoga zahtijevala veći volumen cilindra. Stoga, u složenim mašinama, cilindri niskog pritiska imali su veći prečnik (a ponekad i duži) od cilindara visokog pritiska.

Ovaj raspored je također poznat kao "dvostruka ekspanzija" jer se širenje pare odvija u dvije faze. Ponekad je jedan cilindar visokog pritiska bio povezan sa dva cilindra niskog pritiska, što je rezultiralo sa tri cilindra približno iste veličine. Takvu šemu bilo je lakše balansirati.

Dvocilindrične mašine za mešanje mogu se klasifikovati na:

• Križni spoj- Cilindri se nalaze jedan pored drugog, njihovi paroprovodni kanali su ukršteni.
• Tandem spoj- Cilindri su raspoređeni u seriji i koriste jednu šipku.
• Kutna smjesa- Cilindri su pod uglom jedan prema drugom, obično 90 stepeni, i rade na jednoj radilici.

Nakon 1880-ih, složene parne mašine postale su široko rasprostranjene u proizvodnji i transportu i postale su praktično jedini tip koji se koristio na parobrodima. Njihova upotreba na parnim lokomotivama nije bila toliko raširena jer su se pokazale previše složenima, dijelom zbog teških uslova rada parnih mašina u željezničkom transportu. Iako složene lokomotive nikada nisu postale uobičajeni fenomen (posebno u Velikoj Britaniji, gdje su bile vrlo rijetke i nisu se uopće koristile nakon 1930-ih), stekle su određenu popularnost u nekoliko zemalja.

Višestruko proširenje

Pojednostavljeni dijagram parne mašine sa trostrukom ekspanzijom.
Para visokog pritiska (crvena) iz kotla prolazi kroz mašinu, ostavljajući kondenzator pod niskim pritiskom (plavo).

Logičan razvoj složene sheme bio je dodavanje dodatnih faza proširenja, što je povećalo efikasnost rada. Rezultat je bila šema višestrukog proširenja poznata kao trostruke ili čak četverostruke ekspanzijske mašine. Takvi parni strojevi koristili su niz cilindara dvostrukog djelovanja, čija se zapremina povećavala sa svakim stupnjem. Ponekad se umjesto povećanja zapremine niskotlačnih cilindara koristilo povećanje njihovog broja, baš kao na nekim složenim mašinama.

Slika desno prikazuje parni stroj trostruke ekspanzije u radu. Para teče kroz mašinu s lijeva na desno. Blok ventila svakog cilindra nalazi se lijevo od odgovarajućeg cilindra.

Pojava ove vrste parnih motora postala je posebno relevantna za flotu, jer zahtjevi za veličinom i težinom za brodske motore nisu bili vrlo strogi, a što je najvažnije, ova shema je olakšala korištenje kondenzatora koji vraća ispušnu paru u obliku svježe vode natrag u kotao (koristiti slanu morsku vodu za napajanje kotlova nije bilo moguće). Prizemni parni strojevi obično nisu imali problema s opskrbom vodom i stoga su mogli ispuštati izduvnu paru u atmosferu. Stoga je takva shema za njih bila manje relevantna, posebno s obzirom na njenu složenost, veličinu i težinu. Dominacija višestrukih ekspanzijskih parnih mašina završila je tek pojavom i širokom upotrebom parnih turbina. Međutim, moderne parne turbine koriste isti princip podjele protoka na cilindre visokog, srednjeg i niskog tlaka.

Parne mašine sa direktnim tokom

Jednokratni parni strojevi nastali su kao rezultat pokušaja da se prevlada jedan nedostatak koji je svojstven parne mašine sa tradicionalnom distribucijom pare. Činjenica je da para u običnoj parnoj mašini stalno mijenja smjer kretanja, budući da se isti prozor na svakoj strani cilindra koristi i za ulaz i za izlaz pare. Kada izduvna para napusti cilindar, hladi njegove zidove i kanale za distribuciju pare. Svježa para, shodno tome, troši određeni dio energije na njihovo zagrijavanje, što dovodi do pada efikasnosti. Protočne parne mašine imaju dodatni priključak koji se otvara klipom na kraju svake faze i kroz koji para izlazi iz cilindra. Ovo poboljšava efikasnost mašine jer se para kreće u jednom pravcu, a temperaturni gradijent zidova cilindra ostaje manje-više konstantan. Jednokratne mašine sa jednim proširenjem pokazuju približno istu efikasnost kao i složene mašine sa konvencionalnom distribucijom pare. Osim toga, mogu raditi za više visoki okretaji, i stoga su se prije pojave parnih turbina često koristile za pogon električnih generatora koji su zahtijevali velike brzine rotacije.

Protočne parne mašine su jednostrukog ili dvosmjernog djelovanja.

Parne turbine

Parna turbina je niz rotirajućih diskova fiksiranih na jednoj osi, koji se nazivaju rotor turbine, i niz fiksnih diskova koji se smjenjuju s njima, pričvršćenih na osnovu, koji se nazivaju stator. Diskovi rotora imaju lopatice vani, para se dovodi do ovih lopatica i okreće diskove. Diskovi statora imaju slične lopatice postavljene pod suprotnim uglovima, koje služe za preusmjeravanje toka pare na sljedeće diskove rotora. Svaki disk rotora i njegov odgovarajući disk statora naziva se stepen turbine. Broj i veličina stupnjeva svake turbine odabrani su na način da se maksimizira korisna energija pare brzine i tlaka koji joj se dovodi. Izduvna para koja napušta turbinu ulazi u kondenzator. Turbine se rotiraju sa vrlo velika brzina, te se stoga, pri prijenosu rotacije na drugu opremu, obično koriste posebni prijenosi za smanjenje brzine. Osim toga, turbine ne mogu promijeniti smjer rotacije i često zahtijevaju dodatne reverzne mehanizme (ponekad se koriste dodatni stupnjevi obrnute rotacije).

Turbine pretvaraju energiju pare direktno u rotaciju i ne zahtijevaju dodatne mehanizme za pretvaranje povratnog kretanja u rotaciju. Osim toga, turbine su kompaktnije od klipnih mašina i imaju konstantnu silu na izlaznom vratilu. Budući da su turbine jednostavnijeg dizajna, obično zahtijevaju manje održavanja.

Druge vrste parnih mašina

Aplikacija

Parne mašine se prema njihovoj primjeni mogu klasificirati na sljedeći način:

Stacionarne mašine

parni čekić

Parna mašina u staroj fabrici šećera na Kubi

Stacionarne parne mašine se prema načinu upotrebe mogu podeliti u dva tipa:

• Strojevi s promjenjivom radnom snagom kao što su valjaonice, parna vitla i slični uređaji koji se moraju često zaustavljati i mijenjati smjer.
• Pokreću mašine koje se retko zaustavljaju i ne moraju da menjaju smer rotacije. Uključuju i pogonske motore u elektranama industrijski motori koristio se u fabrikama, fabrikama i žičarama pre široke upotrebe električne vuče. Motori male snage koriste se u brodskim modelima i posebnim uređajima.

Parno vitlo je u suštini stacionarni motor, ali je postavljen na osnovni okvir tako da se može pomicati. Može se učvrstiti sajlom za sidro i vlastitim potiskom premjestiti na novu lokaciju.

Transportna vozila

Parni strojevi su korišteni za pogon raznih vrsta vozila, među kojima su:

• Kopnena vozila:
  • parni automobil
  • parni traktor
  • Parni bager, pa čak
• Parni avion.

U Rusiji su prvu radnu parnu lokomotivu izgradili E. A. i M. E. Čerepanov u fabrici Nižnji Tagil 1834. za transport rude. Razvio je brzinu od 13 milja na sat i nosio više od 3,2 tone tereta. Dužina prve pruge bila je 850 m.

Prednosti parnih mašina

Glavna prednost parnih strojeva je da mogu koristiti gotovo svaki izvor topline da ga pretvore u mehanički rad. To ih razlikuje od motora sa unutrašnjim sagorevanjem, od kojih svaka vrsta zahteva upotrebu određene vrste goriva. Ova prednost je najuočljivija kada se koristi nuklearna energija, budući da nuklearni reaktor ne može proizvesti mehaničku energiju, već samo proizvodi toplinu koja se koristi za stvaranje pare koja pokreće parne mašine (obično parne turbine). Pored toga, postoje i drugi izvori toplote koji se ne mogu koristiti u motorima sa unutrašnjim sagorevanjem, kao što je solarna energija. Zanimljiv smjer je korištenje energije temperaturne razlike Svjetskog okeana na različitim dubinama.

Slična svojstva imaju i drugi tipovi motora s vanjskim sagorijevanjem, kao što je Stirlingov motor, koji može pružiti vrlo visoku efikasnost, ali su znatno veći i teži od modernih tipova parnih mašina.

Parne lokomotive se dobro ponašaju na velikim visinama, jer njihova efikasnost ne opada zbog niskog atmosferskog pritiska. Parne lokomotive se još uvijek koriste u planinskim područjima Latinske Amerike, unatoč činjenici da su u nizinama odavno zamijenjene modernijim tipovima lokomotiva.

U Švicarskoj (Brienz Rothhorn) i Austriji (Schafberg Bahn), nove parne lokomotive koje koriste suhu paru pokazale su svoju vrijednost. Ova vrsta parnih lokomotiva razvijena je na osnovu modela Swiss Locomotive and Machine Works (SLM), uz mnoga moderna poboljšanja kao što su upotreba kotrljajućih ležajeva, moderna toplotna izolacija, sagorevanje lakih uljnih frakcija kao gorivo, poboljšani parovodi itd. . Kao rezultat toga, ove lokomotive imaju 60% manju potrošnju goriva i značajno manje zahtjeve za održavanjem. Ekonomske kvalitete takvih lokomotiva su uporedive sa modernim dizel i električnim lokomotivama.

Osim toga, parne lokomotive su znatno lakše od dizel i električnih lokomotiva, što posebno vrijedi za rudarstvo. željeznice. Karakteristika parnih motora je da im nije potreban prijenos, prenoseći snagu direktno na kotače.

Efikasnost

Faktor efikasnosti (COP) toplotni motor može se definirati kao omjer korisnog mehaničkog rada i utrošene količine topline sadržane u gorivu. Ostatak energije se oslobađa u okolinu u obliku toplote. termička efikasnost mašina je jednaka

,

Pronalazak parnih mašina bio je prekretnica u ljudskoj istoriji. Negdje na prijelazu iz 17. u 18. stoljeće počeli su se zamjenjivati ​​neučinkoviti ručni rad, vodeni kotači i potpuno novi i jedinstveni mehanizmi - parne mašine. Zahvaljujući njima, tehničke i industrijske revolucije, a zapravo i cjelokupni napredak čovječanstva, postali su mogući.

Ali ko je izumeo parnu mašinu? Kome čovječanstvo ovo duguje? A kada je to bilo? Pokušaćemo da pronađemo odgovore na sva ova pitanja.

Čak i prije naše ere

Istorija stvaranja parne mašine počinje u prvim vekovima pre nove ere. Heroj Aleksandrije opisao je mehanizam koji je počeo da radi tek kada je bio izložen pari. Uređaj je bio lopta na koju su bile pričvršćene mlaznice. Para je izlazila tangencijalno iz mlaznica, uzrokujući rotaciju motora. Bio je to prvi uređaj koji je radio na paru.

Tvorac parne mašine (ili bolje rečeno, turbine) je Tagi al-Dinome (arapski filozof, inženjer i astronom). Njegov izum postao je nadaleko poznat u Egiptu u 16. vijeku. Mehanizam je bio raspoređen na sljedeći način: mlazovi pare su bili usmjereni direktno na mehanizam sa lopaticama, a kada je dim padao, lopatice su se okretale. Nešto slično je 1629. predložio talijanski inženjer Giovanni Branca. Glavni nedostatak svih ovih izuma bila je prevelika potrošnja pare, što je zauzvrat zahtijevalo ogromnu količinu energije i nije bilo preporučljivo. Razvoj je obustavljen, jer tadašnja naučna i tehnička znanja čovječanstva nisu bila dovoljna. Osim toga, potreba za takvim izumima potpuno je izostala.

Razvoj

Sve do 17. veka stvaranje parne mašine je bilo nemoguće. Ali čim je letvica za nivo ljudskog razvoja porasla, odmah su se pojavile prve kopije i izumi. Iako ih tada niko nije shvatao ozbiljno. Tako je, na primjer, 1663. godine engleski naučnik objavio u štampi nacrt svog izuma, koji je instalirao u zamku Raglan. Njegov uređaj je služio za podizanje vode na zidove kula. Međutim, kao i sve novo i nepoznato, i ovaj je projekat prihvaćen sa sumnjom, a nije bilo sponzora za njegov dalji razvoj.

Povijest stvaranja parne mašine počinje izumom parne mašine. Godine 1681. naučnik iz Francuske izumio je uređaj koji je pumpao vodu iz rudnika. U početku se kao pokretačka snaga koristio barut, a zatim je zamijenjen vodenom parom. Tako je rođena parna mašina. Ogroman doprinos njegovom unapređenju dali su naučnici iz Engleske, Thomas Newcomen i Thomas Severen. Neprocjenjivu pomoć pružio je i ruski samouki pronalazač Ivan Polzunov.

Papin neuspjeli pokušaj

Parno-atmosferska mašina, daleko od savršene u to vrijeme, privukla je Posebna pažnja u brodogradnji. D. Papin je svoju posljednju ušteđevinu potrošio na kupovinu malog broda, na koji je krenuo u ugradnju vodene parno-atmosferske mašine vlastite proizvodnje. Mehanizam djelovanja bio je da je voda, padajući s visine, počela okretati kotače.

Pronalazač je izvršio svoje testove 1707. godine na rijeci Fulda. Mnogi ljudi su se okupili da pogledaju čudo: brod koji se kretao rijekom bez jedara i vesala. Međutim, tokom testiranja dogodila se katastrofa: motor je eksplodirao i nekoliko ljudi je poginulo. Vlasti su se naljutile na nesretnog pronalazača i zabranile mu bilo kakav rad i projekte. Brod je konfiskovan i uništen, a sam Papen je umro nekoliko godina kasnije.

Greška

Papin parobrod imao je sljedeći princip rada. Na dno cilindra bilo je potrebno sipati malu količinu vode. Ispod samog cilindra nalazio se žar koji je služio za zagrijavanje tekućine. Kada je voda počela da ključa, nastala para, šireći se, podigla je klip. Zrak je izbačen iz prostora iznad klipa kroz posebno opremljen ventil. Nakon što je voda proključala i para je počela da pada, bilo je potrebno ukloniti žar, zatvoriti ventil da bi se uklonio zrak i ohladiti zidove cilindra hladnom vodom. Zahvaljujući takvim akcijama, para u cilindru se kondenzovala, ispod klipa je nastao vakuum, a usled sile atmosferskog pritiska, klip se ponovo vratio na prvobitno mesto. Tokom njegovog kretanja naniže obavljen je koristan posao. Međutim, efikasnost Papenove parne mašine bila je negativna. Motor parobroda bio je krajnje neekonomičan. I što je najvažnije, bio je previše kompliciran i nezgodan za korištenje. Dakle, Papenov izum nije imao budućnost od samog početka.

Followers

Međutim, istorija stvaranja parne mašine nije tu završila. Sljedeći, već mnogo uspješniji od Papena, bio je engleski naučnik Thomas Newcomen. Dugo je proučavao radove svojih prethodnika, fokusirajući se na slabe tačke. I uzevši najbolje od njihovog rada, stvorio je svoj vlastiti aparat 1712. godine. Nova parna mašina (prikazana fotografija) je projektovana na sledeći način: korišćen je cilindar koji je bio u vertikalnom položaju, kao i klip. Ovaj Newcomen je preuzeo iz Papinih djela. Međutim, para se već formirala u drugom kotlu. Oko klipa je fiksirana cijela koža, što je značajno povećalo nepropusnost unutar parnog cilindra. Ova mašina bio je i paraatmosferski (voda se dizala iz rudnika uz pomoć atmosferskog pritiska). Glavni nedostaci izuma bili su njegova glomaznost i neefikasnost: mašina je "pojela" ogromnu količinu uglja. Međutim, donio je mnogo više koristi od Papinovog izuma. Stoga se skoro pedeset godina koristi u tamnicama i rudnicima. Korišćen je za ispumpavanje podzemnih voda, kao i za sušenje brodova. pokušao da prepravi svoj automobil tako da ga je moguće koristiti za saobraćaj. Međutim, svi njegovi pokušaji bili su neuspješni.

Sljedeći naučnik koji se izjasnio bio je D. Hull iz Engleske. Godine 1736. predstavio je svijetu svoj izum: parnu atmosfersku mašinu, koja je imala kotače s lopaticama kao pokretač. Njegov razvoj bio je uspješniji od Papinog. Odmah je pušteno nekoliko takvih plovila. Uglavnom su korišteni za vuču barži, brodova i drugih plovila. Međutim, pouzdanost parne atmosferske mašine nije ulijevala povjerenje, a brodovi su bili opremljeni jedrima kao glavnim pokretačem.

I iako je Hull imao više sreće od Papena, njegovi izumi su postepeno izgubili na važnosti i bili su napušteni. Ipak, parno-atmosferske mašine tog vremena imale su mnoge specifične nedostatke.

Istorija stvaranja parne mašine u Rusiji

Sljedeći proboj dogodio se u Ruskom carstvu. Godine 1766. stvorena je prva parna mašina u metalurškoj tvornici u Barnaulu, koja je opskrbljivala zrakom peći za topljenje pomoću posebnih puhačkih mijehova. Njegov tvorac bio je Ivan Ivanovič Polzunov, koji je čak dobio i oficirski čin za zasluge u domovini. Pronalazač je svojim pretpostavljenima predstavio crteže i planove za "vatrenu mašinu" sposobnu da pokreće mehove.

Međutim, sudbina se okrutno našalila sa Polzunovom: sedam godina nakon što je njegov projekat prihvaćen i automobil sastavljen, on se razbolio i umro od trošenja - samo nedelju dana pre nego što su počela ispitivanja njegovog motora. Međutim, njegove upute bile su dovoljne za pokretanje motora.

Tako je 7. avgusta 1766. godine Polzunovljev parni stroj pušten u pogon i stavljen pod teret. Međutim, u novembru iste godine se pokvario. Ispostavilo se da su razlog bili pretanki zidovi kotla, koji nisu namijenjeni za punjenje. Štaviše, pronalazač je u svojim uputstvima napisao da se ovaj kotao može koristiti samo tokom testiranja. Proizvodnja novog kotla bi se lako isplatila, jer je efikasnost Polzunovljeve parne mašine bila pozitivna. Za 1023 sata rada uz njegovu pomoć istopljeno je više od 14 kilograma srebra!

Ali uprkos tome, niko nije počeo da popravlja mehanizam. Polzunovljev parni stroj skupljao je prašinu više od 15 godina u skladištu, dok svijet industrije nije stajao i razvijao se. A onda je potpuno rastavljen na dijelove. Očigledno, u tom trenutku Rusija još nije dorasla parnim mašinama.

Zahtjevi vremena

U međuvremenu, život nije stajao. I čovječanstvo je stalno razmišljalo o stvaranju mehanizma koji bi omogućio da se ne ovisi o hirovitoj prirodi, već da kontrolira samu sudbinu. Svi su htjeli što prije napustiti jedro. Stoga je pitanje stvaranja parnog mehanizma stalno visilo u zraku. Godine 1753. u Parizu je raspisano takmičenje zanatlija, naučnika i pronalazača. Akademija nauka objavila je nagradu onima koji mogu stvoriti mehanizam koji može zamijeniti snagu vjetra. Ali uprkos činjenici da su umovi kao što su L. Euler, D. Bernoulli, Canton de Lacroix i drugi učestvovali na takmičenju, niko nije dao razuman prijedlog.

Godine su prolazile. A industrijska revolucija je zahvatila sve više zemalja. Superiornost i vođstvo među ostalim silama je uvijek pripadalo Engleskoj. Do kraja osamnaestog stoljeća upravo je Velika Britanija postala tvorac velike industrije, zahvaljujući kojoj je osvojila titulu svjetskog monopola u ovoj industriji. Pitanje o mehanički motor svaki dan postajao sve relevantniji. I takav motor je stvoren.

Prva parna mašina na svetu

Godina 1784. bila je za Englesku i za cijeli svijet prekretnica u industrijskoj revoluciji. A osoba odgovorna za ovo bio je engleski mehaničar James Watt. Parna mašina koju je stvorio bila je najveće otkriće stoljeća.

Nekoliko godina proučavao je crteže, strukturu i principe rada parno-atmosferskih mašina. I na osnovu svega toga zaključio je da je za efikasnost motora potrebno izjednačiti temperature vode u cilindru i pare koja ulazi u mehanizam. Glavni nedostatak parno-atmosferskih mašina bila je stalna potreba da se cilindar hladi vodom. Bilo je skupo i nezgodno.

Nova parna mašina je drugačije dizajnirana. Dakle, cilindar je bio zatvoren u posebnu parnu košulju. Tako je Watt postigao svoje konstantno zagrijano stanje. Izumitelj je stvorio posebnu posudu uronjenu u hladnu vodu (kondenzator). Na njega je cijevom pričvršćen cilindar. Kada je para bila iscrpljena u cilindru, ušla je u kondenzator kroz cijev i tamo se ponovo pretvorila u vodu. Radeći na poboljšanju svoje mašine, Watt je stvorio vakuum u kondenzatoru. Tako se sva para koja dolazi iz cilindra kondenzovala u njemu. Zahvaljujući ovoj inovaciji, proces ekspanzije pare je znatno povećan, što je zauzvrat omogućilo da se iz iste količine pare izvuče mnogo više energije. Bio je to vrhunac uspjeha.

Tvorac parne mašine je takođe promenio princip dovoda vazduha. Sada je para prvo pala ispod klipa, podižući ga, a zatim se skupljala iznad klipa, spuštajući ga. Tako su oba hoda klipa u mehanizmu proradila, što prije nije bilo moguće. I potrošnja uglja za jednog konjskih snaga bio je četiri puta manji nego za parne atmosferske mašine, što je Džejms Vat pokušavao da postigne. Parna mašina je vrlo brzo osvojila prvo Veliku Britaniju, a potom i cijeli svijet.

"Charlotte Dundas"

Nakon što je cijeli svijet bio zadivljen izumom Jamesa Watta, počela je široka upotreba parnih mašina. Tako se 1802. godine u Engleskoj pojavio prvi brod za par - brod Charlotte Dundas. Njegov tvorac je William Symington. Čamac je korišten kao teglenica duž kanala. Ulogu pokretača na brodu igrao je kotač s veslom postavljen na krmi. Čamac je uspješno prošao testove prvi put: odvukao je dvije ogromne barže 18 milja za šest sati. U isto vrijeme, čeoni vjetar mu je uvelike smetao. Ali uspio je.

A ipak su ga stavili na čekanje, jer su se bojali da će zbog jakih talasa koji su se stvarali ispod lopatice, obale kanala isprati. Inače, testiranju "Šarlote" prisustvovao je čovek koga ceo svet danas smatra tvorcem prvog parobroda.

u svijetu

Engleski brodograditelj iz mladosti sanjao je o brodu s parnim strojem. A sada mu se san ostvario. Uostalom, pronalazak parnih mašina bio je novi zamah u brodogradnji. Zajedno sa izaslanikom iz Amerike R. Livingstonom, koji je preuzeo materijalnu stranu pitanja, Fulton se prihvatio projekta broda s parnom mašinom. Bio je to složen izum zasnovan na ideji pokretača vesla. Duž bokova broda su u nizu ispružene ploče koje imitiraju mnogo vesala. U isto vrijeme, ploče su se tu i tamo miješale jedna u drugu i lomile. Danas lako možemo reći da se isti efekat može postići sa samo tri ili četiri pločice. Ali sa stanovišta nauke i tehnologije tog vremena, to je bilo nerealno sagledati. Stoga je brodograditeljima bilo mnogo teže.

1803. godine, Fultonov izum predstavljen je svijetu. Parobrod se polako i ravnomjerno kretao duž Sene, zadivljujući umove i maštu mnogih naučnika i ličnosti u Parizu. Međutim, Napoleonova vlada je odbila projekat, a nezadovoljni brodograditelji bili su primorani da traže sreću u Americi.

A u kolovozu 1807., prvi parobrod na svijetu nazvan Claremont, u kojem je bila uključena najmoćnija parna mašina (fotografija je predstavljena), išao je duž zaljeva Hudson. Mnogi tada jednostavno nisu vjerovali u uspjeh.

Claremont je na svoje prvo putovanje krenuo bez tereta i bez putnika. Niko nije želio da putuje na brod koji diše vatru. Ali već na povratku pojavio se prvi putnik - lokalni farmer koji je kartu platio šest dolara. Postao je prvi putnik u istoriji brodarske kompanije. Fulton je bio toliko dirnut da je hrabri đavolu dao doživotnu besplatnu vožnju za sve svoje izume.