Историята на създаването на парна машина и нейното приложение

Изобретението на парни двигатели е повратна точка в историята на човечеството. Някъде в началото на 17 и 18 век, неефективен ръчен труд, водни колела и др вятърни мелници

Но кой е изобретил парния двигател? На кого е този човек задължен? И кога? Ще се опитаме да намерим всички отговори на всички тези въпроси.

Още преди нашата ера

Историята на създаването на парния двигател започва през първите векове пр. Хр. Герон от Александрия описва механизъм, който започва да работи само когато е бил засегнат от пара. Устройството представляваше топка, върху която бяха фиксирани дюзите. Парата изтича от дюзите, като по този начин причинява въртене на мотора. Това беше първото устройство, което работи за една двойка.

Създателят на парната машина (или по-скоро турбината) - Tagi-al-Dinome (арабски философ, инженер и астроном). Неговото изобретение стана широко известно в Египет през 16 век. Механизмът беше подреден както следва: потоците от пара бяха насочени директно към механизма с остриета, а когато димът се изливаше - лопатките се завъртяха. Нещо подобно през 1629 г. предлага и италианският инженер Джовани Бранка. Основният недостатък на всички тези изобретения е твърде голямата консумация на пара, което на свой ред изисква огромни разходи за енергия и не е препоръчително. Развитието беше спряно, тъй като тогава научното и техническото познание на човечеството не беше достатъчно. Освен това, необходимостта от такива изобретения напълно липсва.

дизайн

До 17-ти век създаването на парна машина е невъзможно. Но веднага щом бариерата на нивото на развитие на човечеството изчезна, веднага се появиха първите копия и изобретения. Въпреки че сериозно никой по това време не го взе. Така например, през 1663 г. английският учен публикува в пресата проект на своето изобретение, което той инсталира в замъка Reglan. Устройството му служи да вдига вода по стените на кулите. Въпреки това, като всичко ново и неизследвано, този проект бе приет със съмнение и спонсорите за по-нататъшното му развитие не бяха намерени.

Историята на създаването на парна машина започва с изобретяването на пара-атмосферна машина. През 1681 г. учен от Франция Денис Папин изобретил устройство, което изпомпвало вода от мините. Като движеща сила в началото се използва барут и след това се заменя с водна пара. Така че имаше машина за пара и атмосфера. Огромен принос за подобряването й има учени от Англия, Томас Нюкомен и Томас Северин. Непоценна помощ бе предоставена и от руския изобретател - самоук Иван Ползунов.

Проваления опит на Папен

Паро-атмосферната машина, далеч от съвършената по това време, привлече специално внимание в корабостроителната индустрия. Д. Папен прекарва последните си спестявания при закупуването на малък кораб, в който се занимава с инсталирането на машина за производство на пара и атмосфера за вдигане на вода. Механизмът на действие е, че с падане от височина водата започва да върти колелата.

Изобретателят проведе тестовете си през 1707 г. на река Фулда. Много хора се събраха, за да разгледат чудото: кораб, движещ се на река без платна и гребла. Въпреки това, по време на тестовете се появи катастрофа: двигателят избухна и няколко души загинаха. Властите са ядосани на неуспешния изобретател и му забраняват всякакви работи и проекти. Корабът е конфискуван и унищожен, а няколко години по-късно той сам починал.

грешка

Параторът на Папен имаше следния принцип на работа. В долната част на цилиндъра е необходимо да се налива малко количество вода. Под самия цилиндър се намираше фреза, която служи за нагряване на течността. Когато водата започна да кипи, парата се оформя, разширявайки, повдига буталото. От пространството над буталото, през специално оборудван вентил, въздухът беше изтласкан. След водата започва да ври и пари падна, че е необходимо да се отстрани огнището, за да затвори клапата за отстраняване на въздуха, както и с помощта на студена вода за охлаждане на стената на бутилката. Чрез такова действие двойки, който е в цилиндъра, кондензирани, се формира под вакуум на буталото и атмосферното налягане поради силата на връща бутални към първоначалното си място. По време на своето движение надолу, беше свършена полезна работа. Ефективността на парния двигател Papen обаче е отрицателна. Двигателят на кораба е изключително неикономичен. И най-важното е, че е твърде сложно и неудобно за работа. Следователно изобретяването на Папен не е имало бъдеще от самото начало.

последователи

Въпреки това историята на създаването на парна машина не свършва там. Следващият, много по-успешен от Папен, беше английският учен Томас Нюкомен. Той дълго време изследва работата на своите предшественици, съсредоточавайки се върху слабите места. И взимайки най-доброто от своята работа, създал през 1712 своя апарат. Новата парова машина (на снимката по-горе) е проектирана по следния начин: използва се цилиндър, който е във вертикално положение, а също и бутало. Този Нюкоман взе от произведенията на Папен. Парата обаче се образува в друг котел. Около буталото беше фиксирана цялата кожа, което значително увеличи херметичността във вътрешността на парния цилиндър. Тази машина също е пара-атмосферна (водата се издига от мината с помощта на атмосферното налягане). Основните недостатъци на изобретението са неговата тромава и неефективна: машината "яде" огромно количество въглища. Въпреки това, той донесе много повече ползи от изобретенията на Папен. Следователно, тя е била използвана почти 50 години в подземия и мини. Използва се за изпомпване на подземните води, както и за изсушаване на кораби. Томас Нюкомен се опита да преобрази колата си така, че да може да се използва за трафик. Въпреки това всички негови опити са били неуспешни.

Следващият учен, който твърди, че е самият, беше Д. Хъл от Англия. През 1736 г. той представя света на своето изобретение: пара-атмосферна машина, която имаше обороти като задвижване. Развитието му бе по-успешно от това на Папен. Веднага бяха произведени няколко такива кораба. По принцип те са били използвани за теглене на баржи, кораби и други кораби. Обаче надеждността на машината с пара и атмосфера не беше надеждна и плавателните съдове бяха оборудвани с платна като основно задвижващо звено.

И въпреки че Хоул е по-щастлив от Папен, неговите изобретения постепенно губят значение и са изоставени. Все пак машините с пара и атмосфера от онова време имат много специфични недостатъци.

История на създаването на парна машина в Русия

Следващият пробив се случи в руската империя. През 1766 г. в металургичния завод в Барнаул е създаден първият парни двигател, който с помощта на специални удушващи мехури е доставял въздух на топилните пещи. Неговият създател е Иван Иванович Полцунов, който за службите си преди родината му дори получи офицерски ранг. Изобретателят представи на своите началници чертежите и плановете на "огнена машина", способна да изстрелва духала.

Въпреки това, съдбата изигра жестока шега с Polzunova: беше приет седем години след своя проект, а колата е сглобена, той се разболява и умира на потреблението - само една седмица преди тестването започва своя двигател. Въпреки това инструкциите му бяха достатъчни, за да стартира двигателя.

Така че, на 7 август 1766 г., парният двигател Polzunov беше пуснат и поставен под натоварване. Но през ноември същата година се разпада. Причината е твърде тънки стени на котела, които не са предназначени за товарене. И изобретателят пише в инструкциите си, че този котел може да се използва само по време на тестовете. Производството на нов бойлер лесно би се възстановило, тъй като ефективността на парния двигател на Polzunov беше положителна. За 1023 часа работа с помощта му топеше сребро 14 poods!

Но въпреки това, никой не може да поправи механизма. Парен двигател Polzunov dusted повече от 15 години в склада, докато индустрията не остана неподвижна и развита. И тогава беше напълно демонтиран за резервни части. Очевидно, по това време Русия все още не се е развила до парни двигатели.

Изисквания за време

Междувременно животът не стоеше неподвижен. И човечеството непрекъснато се замисляше да създаде механизъм, който да не зависи от капризната природа, а да управлява самата съдба. От платното всички искаха да откажат възможно най-бързо. Затова въпросът за създаването на парна машина непрекъснато е спрян във въздуха. През 1753 г. в Париж се провежда конкурс между майстори, учени и изобретатели. Академията на науките обяви наградата на някой, който може да създаде механизъм, който да замести силата на вятъра. Но въпреки факта, че в състезанието имаше такива умове като Л. Ойлер, Д. Бернули, Кантон де Лакроа и други, никой не направи никакво разумно предложение.

Години минаха. И индустриалната революция обхваща все повече и повече страни. Превъзходството и лидерството сред другите сили бяха присъщи на Англия. До края на осемнадесети век Великобритания се превърна в създател на широкомащабна индустрия, благодарение на която спечели титлата на световния монопол в тази индустрия. Въпросът за механичния двигател става все по-актуален ден след ден. И такъв двигател е създаден.

Първата парна машина в света

1784 е повратна точка за Англия и целия свят в индустриалната революция. И отговорният за това беше английския механик Джеймс Уат. Паро двигателят, който създаде, беше най-силното откритие на века.

Джеймс Уат в продължение на няколко години изучава чертежите, структурата и принципите на работа на пара-атмосферни машини. И въз основа на всичко това заключи, че за ефективността на двигателя е необходимо да се изравнят температурите на водата в цилиндъра и парата, която влиза в механизма. Основният недостатък на машините с пара-атмосфера е постоянната нужда от охлаждане на цилиндъра с вода. Беше поносим и неудобен.

Новата парна машина е построена по различен начин. Така че цилиндърът беше специална риза от пара. По този начин Уат постига своето постоянно отопление. Изобретателят създаде специален съд, потопен в студена вода (кондензатор). На нея е прикрепена тръба с тръба. Когато парата беше изработена в цилиндъра, тя премина през тръбата в кондензатора и там тя се върна във вода. Работейки за подобряването на колата си, Ват създава вакуум в кондензатора. По този начин всички пари от цилиндъра кондензирани в него. Благодарение на тази иновация процесът на разширяване на парата значително се увеличи, което от своя страна направи възможно извличането на много повече енергия от същото количество пара. Това беше короната на успеха.

Създателят на парния двигател също промени принципа на подаване на въздух. Сега парата падна първо под буталото, като го повдигна, след което се събра над буталото, като го свали. По този начин и двата удара на буталото в механизма започнаха да работят, което преди това дори не беше възможно. И консумацията на въглища на конски сили е била четири пъти по-малка от тази на парни-атмосферните превозни средства, което търсеше Джеймс Уат. Парната машина бързо спечели първо Великобритания, а после и целия свят.

Шарлот Дундас

След като целият свят беше ударен от изобретението на Джеймс Уат, започна широкото приложение на парни двигатели. И така, през 1802 г. в Англия се появи първият кораб за двойка - лодката "Шарлот Дундас". Създателят му е Уилям Симингтън. Лодката е била използвана като теглеща баржа над канала. Ролята на двигателя на кораба се изпълнява от витло, монтирано на кърмата. От първия път лодката успешно преминали теста: теглеха два огромни баржи за 18 мили в шест часа. В същото време той силно се намеси от вятър. Но той го направи.

И все пак се пошегува, защото се страхуваха, че поради силните вълни, които са създадени под витлата, бреговете на канала ще бъдат замъглени. Между другото, в изпитанията на "Шарлот" имаше човек, когото целият свят смята за създател на първия параход.

Първият параход в света

Английски корабостроител Робърт Фултън от младостта си сънувал съд с парна машина. И сега неговата мечта стана осъществима. В крайна сметка изобретяването на парни двигатели се превърна в нов импулс в корабостроенето. Заедно с посланика от Америка Р. Ливингстън, който пое материалната страна на въпроса, Фултън участва в проект на кораб с парна машина. Това беше сложно изобретение, основаващо се на идеята за гребен мотив. Отстрани на кораба, опънат в редица плочи, имитиращи много гребла. В същото време плочите непрекъснато се стесняваха и се счупиха. Днес може лесно да се каже, че един и същ ефект може да се постигне само с три или четири плочи. Но от гледна точка на науката и технологиите по онова време, беше нереално да се види. Поради това корабостроителите бяха много по-трудни.

През 1803 г. изобретението на Фултън е представено на целия свят. Параходът вървеше бавно и гладко по Сена, удряйки умовете и въображението на много учени и фигури от Париж. Правителството на Наполеон обаче отхвърли проекта, а фрустрираните корабостроители бяха принудени да търсят щастие в Америка.

И през август 1807 г. първият параход на планетата в света, наречен "Клермонт", в който се използва най-мощната парна машина (на снимката), минава покрай залива Хъдсън. Много от тях просто не вярваха в успеха.

При първия си полет Клермонт излезе без товар и без пътници. Никой не искаше да пътува на борда на кораб, дишащ пожар. Но още по пътя на пътя се появи първият пътник - местен фермер, който плати шест долара за билет. Той става първият пътник в историята на корабоплавателната компания. Фултън беше толкова докоснат, че той дал на съкровището свободна жизнена сила за всичките му изобретения.