Кто создал в мире первый паровой двигатель

Кто же первый покорил энергию пара? / История эволюции парового двигателя

Многие думают что история пара началась в Британской империи в викторианскую эпоху. То есть в период с 1837 по 1901 год — время правления королевы Виктории, эра спокойствия, процветания, упрочения власти в колониях.

К концу 19 века Британия была мощнейшим государством в мире. Ее население составляло свыше 500 миллионов человек (примерно четверть всего человечества), площадь территорий — свыше 37 миллионов квадратных километров (около трети всей суши Земли).

Небывалое развитие науки, стремительная индустриализация, проведение первой Всемирной Торговой выставки (1851), массовая прокладка железных дорог, открытие лондонского метро (1863), электрическое уличное освещение (1882)… Людей буквально опьяняла вера в бесконечную силу рационального мышления. Иначе говоря, начиналась эпоха стимпанка — начиналась, но так и не началась.

Строго говоря, энергия пара была покорена не британцами, а греками. Еще в 1 веке нашей эры Герон Александрийский создал эолипил — вращающийся под давлением пара металлический шар. Герон построил его как игрушку, не собираясь применять на практике.

Совпадение это или нет, но за 700 лет до этого в той же Греции (на острове Коринф) был построен так называемый «диолкос» — вырубленные в известняке параллельные колеи для транспортировки судов по суше (прообраз современной железной дороги).

Данные изобретения никак не были связаны друг с другом, однако вполне можно утверждать, что греки имели теоретическую возможность разработать паровой железнодорожный транспорт почти на 2000 лет раньше, чем подобное произошло. Именно это обстоятельство делает правомерным существование «архаичных» разновидностей стимпанка.

Первая в России двухцилиндровая вакуумная паровая машина, попросту говоря паровоз, была спроектирована механиком Иваном Ползуновым в 1763 году. На испытаниях машины, которые состоялись в Барнауле всего через год, присутствовал Джеймс Ватт. Идея ему очень приглянулась… В апреле 1784 года в Лондоне ему удалось получить патент на паровую машину с универсальным двигателем. Член комиссии по приему изобретения Ползунова, Джеймс Ватт считается ее изобретателем. Пока мы запрягали

Кто создал паровой двигатель, решить сложно. В разное время над ним (с переменным успехом) работали Томас Сэйвери (1698), Томас Ньюкомен (1712) и Джеймс Ватт. Последний и вошел в историю как «изобретатель» паровой машины. Он запатентовал ее в 1769 году, однако на самом деле он просто усовершенствовал устройства, созданные до него. Отдельно следует упомянуть русского крепостного механика Ивана Ползунова — он создал паровую машину в 1764 году, причем, в отличие от Ватта, делал ее с нуля, не имея перед глазами действующих образцов.

Если определять стимпанк как период активного применения паровых машин, то его началом будет 1707 год, когда французский физик Дени Папин сконструировал первую лодку с паровым двигателем. О ней известно очень мало — речные паромщики быстро почуяли конкуренцию и сломали аппарат.

Крупномасштабное коммерческое использование паровых машин началось в 1807 году с рейсов пассажирского парохода «Клермонт», построенного американцем Робертом Флтоном. Предприятие оказалось неожиданно прибыльным, а пароходы — живучими. Уже через десять-пятнадцать лет они серьезно потеснили парусные суда.

Что касается «сухопутных» паровых машин, то пальму первенства здесь следует отдать Николя Жозефу Куньо (1725—1804). Именно он в 1769 году догадался поставить паровой котел на тележку, чтобы возить тяжелые пушки. Его «fardier a vapeur» (паровая телега) могла перевозить груз весом в четыре тонны и развивала скорость до 4 километров в час.

В 1771 году «паровая телега» Куньо случайно врезалась в стену. Это был первое в мире ДТП с участием «автомобиля».

Английский изобретатель Ричард Тревитик (1771—1833) продолжил дело Куньо и в 1801 году представил на суд публике «Пыхтящего Дьявола» — первый компактный паровой автомобиль, предназначенный для перевозки людей, а два года спустя — более удачный «Лондонский паровой экипаж».

В 1804 году Тревитик создает первый в мире паровоз, который работал всего несколько лет. Он быстро приводил рельсы в негодность, так как был слишком тяжел для путей, рассчитанных на небольшие вагоны с «лошадиным приводом».

Паровозы и пароходы не только «приблизили» друг к другу города и континенты

Их мощь в то время казалась невероятной. Всего за сотню лет наука сделала такой скачок вперед, что люди, в молодости ездившие на лошадях и даже не мечтавшие увидеть другие страны, теперь могли повторить путешествие Магеллана всего за несколько месяцев. Казалось, будто для человечества больше не осталось преград.

Абсолютный рекорд скорости для паровозов был поставлен локомотивом «Дикая утка» серии LNER Class A4. Своими обтекаемыми формами он больше напоминал современные японские супер-поезда. 3 июля 1938 года он развил 201 километров в час.

Но паровой двигатель царил на планете лишь чуть более 150 лет. К концу Второй мировой войны он безвозвратно уступил лидерство двигателям внутреннего сгорания. Стимпанк не состоялся, причем это было неизбежно. Почему? Причины здесь чисто практические.

Пообщавшись одиннадцатилетним мальчиком, узнал, что «оказывается», все открытия и изобретения были сделаны американцами и европейцами. Поразившись незнанию современной молодежью достижений великих русских ученых и изобретателей, решил вспомнить всех тех, кем мы должны по праву гордиться. Ты должен это знать

Да, у паровых двигателей есть свои преимущества. Они неразборчивы к источнику тепла и могут вырабатывать механическую энергию практически на любом топливе. Еще одно преимущество паровых двигателей — нечувствительность к перепадам давления. Это обнаружилось лишь тогда, когда паровозы на высокогорных рейсах сменились тепловозами. При подъеме на значительную высоту последние резко теряли мощность. Сегодня в горах Швейцарии и Австрии до сих пор ходят паровозы.

Однако у паровых двигателей есть один — самый главный — недостаток, перечеркивающий все достоинства. Их КПД (коэффициент полезного действия) равен всего 5%, в то время как двигатели внутреннего сгорания работают при 25% эффективности. Именно поэтому в начале 20 века паровые двигатели проиграли соревнование с дизельными — они не экономно расходовали тепло, были слишком тяжелы (непригодны для установки на летательных аппаратах) и не могли обеспечить высокую мощность при значительном уменьшении размеров.

Источник: steampunker.ru

news.rambler.ru

Ответы@Mail.Ru: сообщение по физике: ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ ПЕРВОЙ В МИРЕ ТЕПЛОВОЙ МАШИНЫ

История паровых машин Многие считают, что история паровых машин началась лишь в конце 17 века в Англии. Но это не совсем верно. Еще в первом веке до нашей эры, одним из великих ученых древней Греции, Героном Александрийским был написан трактат «Пневматика» . В нем описывались машины использовавшие энергию тепла. Наиболее интересными для нас, были две тепловые машины. Эолипил - шар «Эола» , вращался вокруг своей оси под действием выходящего из него пара. Фактически это был прообраз будущих паровых турбин. Еще одним замечательным устройством Герона Александрийского был привод дверей храма, открывающихся под действием огня зажженного на алтаре. При детальном разборе в этой сложной системе механизмов мы можем увидеть первый паровой насос. Все тепловые машины созданные Героном Александрийским использовались лишь в качестве игрушек. Они не были востребованы в свое время. Настоящая история паровых машин начинается лишь в 17 веке. Одним из первых, кто создал действующий прообраз паровой машины, был Дени Папен. Паровая машина Папена, была фактически лишь набросками, моделью. Он так и не сумел создать настоящую паровую машину, которая могла бы использоваться на производстве. Но его труды не были забыты на тысячелетия как труды Герона. Все его идеи нашли применение в следующем поколении паровых машин. Если точно установить, кто первым в истории техники создал паровую машину очень сложно, то вот кто первым запатентовал и применил на практике свою паровую машину известно достоверно. В 1698 году, Англичанин Томас Севери, зарегистрировал первый патент на устройство «для подъема воды и для получения движения всех видов производства при помощи движущей силы огня…» . Как видите описание патента очень расплывчато. В действительности, им был создан первый паровой насос. Единственное что он мог делать, поднимать воду. При этом КПД насоса был крайне низким, потребление угля было просто огромно. Поэтому основное применение насос получил на угольных шахтах. Им откачивали грунтовые воды. В 1712 году, мир увидел паровую машину Томаса Ньюкомена. Паровая машина Ньюкомена вобрала в себя лучшие идеи из паровой машины Папена и парового насоса Севери. В ней для совершения движения применялся паровой цилиндр с поршнем как в паровой машине Папена. При этом пар получали отдельно, в паровом котле, как в паровом насосе Севери. Несмотря на серьезный прорыв в создании паровых машин, свое основное распространение машина Ньюкомена получила только как привод для водяных насосов. Главные недостатки, паровой машины Ньюкомена заключались в ее огромных размерах и большом потреблении угля. Попытки применить ее для привода пароходов не увенчались успехом. Более 50 лет паровая машина Ньюкомена оставалась неизменной. В 1763 году, Джеймсу Уатту, работавшему механиком в университете Глазго, предлагают починить паровую машину Ньюкомена. В процессе работы с машиной Ньюкомена, Уатт приходит к мысли, что неплохо бы ее усовершенствовать. Во-первых, Уатт решает, что паровой цилиндр надо держать постоянно горячим. Так можно будет сократить расход угля. Для этого он создает конденсатор для охлаждения пара. Следующее, что он делает, изменяет принцип работы парового цилиндра. Если в паровой машине Ньюкомена рабочий ход машина свершала под действием атмосферного давления, то в паровой машине Уатта, поршень свершал рабочий ход под действием давления пара. Благодаря этому можно было увеличить давление в цилиндре и уменьшить размер паровой машины. В 1773 году, Уатт, строит свою первую действующую паровую машину. А в 1774 году, совместно с промышленником Метью Болтоном, Уатт открывает компанию по производству паровых машин. Дела шли успешно и Болтон, просит Уатта создать паровую машину для своего нового листопрокатного завода. В 1884 году, Уатт создает первую универсальную паровую машину. Ее основное назначение – привод промышленных станков. С этого момента, паровая машина перестает быть привязана к угольным шахтам. Ее начинают применять на заводах, уста

touch.otvet.mail.ru

ИЗОБРЕТЕНИЕ ПАРОВОГО ДВИГАТЕЛЯ

Схема паровой машины Джеймса Уатта (1775 г.)

Процесс изобретения парового двигателя, как это часто бывает в технике, растянулся чуть ли не на столетие, поэтому выбор даты для этого события достаточно условен. Впрочем, никем не отрицается, что прорыв, приведший к технологической революции, был осуществлен шотландцем Джеймсом Уаттом.

Над использованием пара в качестве рабочего тела люди задумывались еще в глубокой древности. Однако лишь на рубеже XVII–XVIII вв. удалось найти способ производить полезную работу с помощью пара. Одна из первых попыток поставить пар на службу человеку была предпринята в Англии в 1698 г.: машина изобретателя Сэйвери предназначалась для осушения шахт и перекачивания воды. Правда, изобретение Сэйвери еще не было двигателем в полном смысле этого слова, поскольку, кроме нескольких клапанов, открывавшихся и закрывавшихся вручную, в нем не имелось подвижных частей. Машина Сэйвери работала следующим образом: сначала герметичный резервуар наполнялся паром, затем внешняя поверхность резервуара охлаждалась холодной водой, отчего пар конденсировался, и в резервуаре создавался частичный вакуум. После этого вода — например со дна шахты — засасывалась в резервуар через заборную трубу и после впуска очередной порции пара выбрасывалась наружу.

Первая паровая машина с поршнем была построена французом Дени Папеном в 1698 г. Вода нагревалась внутри вертикального цилиндра с поршнем, и образовавшийся пар толкал поршень вверх. Когда пар охлаждался и конденсировался, поршень опускался вниз под действием атмосферного давления. Посредством системы блоков паровая машина Папена могла приводить в действие различные механизмы, например насосы.

Более совершенную машину в 1712 г. построил английский кузнец Томас Ньюкомен. Как и в машине Папена, поршень перемещался в вертикальном цилиндре. Пар из котла поступал в основание цилиндра и поднимал поршень вверх. При впрыскивании в цилиндр холодной воды пар конденсировался, в цилиндре образовывался вакуум, и под воздействием атмосферного давления поршень опускался вниз. Этот обратный ход удалял воду из цилиндра и посредством цепи, соединенной с коромыслом, двигавшимся наподобие качелей, поднимал вверх шток насоса. Когда поршень находился в нижней точке своего хода, в цилиндр снова поступал пар, и с помощью противовеса, закрепленного на штоке насоса или на коромысле, поршень поднимался в исходное положение. После этого цикл повторялся.

Машина Ньюкомена широко использовалась в Европе более 50 лет. В 1740-х годах машина с цилиндром длиной 2,74 м и диаметром 76 см за один день выполняла работу, которую бригада из 25 человек и 10 лошадей, работая посменно, выполняла за неделю. И все-таки ее КПД был чрезвычайно низок.

Наиболее ярко промышленная революция проявилась в Англии, прежде всего в текстильной промышленности. Несоответствие предложения тканей и стремительно возрастающего спроса привлекло лучшие конструкторские умы к разработке прядильных и ткацких машин. В историю английской техники навсегда вошли имена Картрайта, Кея, Кромптона, Харгривса. Но созданные ими прядильные и ткацкие станки нуждались в качественно новом, универсальном двигателе, который бы непрерывно и равномерно (именно этого не могло обеспечить водяное колесо) приводил станки в однонаправленное вращательное движение. Вот здесь-то во всем своем блеске предстал талант знаменитого инженера, «волшебника из Гринока» Джеймса Уатта.

Уатт родился в шотландском городке Гринок в семье кораблестроителя. Работая учеником в мастерских в Глазго, за первые два года Джеймс приобрел квалификацию гравировщика, мастера по изготовлению математических, геодезических, оптических приборов, различных навигационных инструментов. По совету дяди-профессора Джеймс поступил в местный университет на должность механика. Именно здесь Уатт начал работать над паровыми машинами.

Джеймс Уатт пытался усовершенствовать пароатмосферную машину Ньюкомена, которая, в общем-то, годилась только для перекачивания воды. Ему было ясно, что основной недостаток машины Ньюкомена состоял в попеременном нагревании и охлаждении цилиндра. В 1765 г. Уатт пришел к мысли, что цилиндр может постоянно оставаться горячим, если до конденсации отводить пар в отдельный резервуар через трубопровод с клапаном. Кроме того, Уатт сделал еще несколько усовершенствований, окончательно превративших паро-атмосферную машину в паровую. Например, он изобрел шарнирный механизм — «параллелограмм Уатта» (называется так потому, что часть звеньев — рычагов, входящих в его состав, образует параллелограмм), который преобразовывал возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение главного вала. Теперь ткацкие станки могли работать непрерывно.

В 1776 г. машина Уатта прошла испытания. Ее КПД оказался вдвое больше, чем у машины Ньюкомена. В 1782 г. Уатт создал первую универсальную паровую машину двойного действия. Пар поступал в цилиндр попеременно то с одной стороны поршня, то с другой. Поэтому поршень совершал и рабочий, и обратный ход с помощью пара, чего не было в прежних машинах. Поскольку в паровой машине двойного действия шток поршня совершал тянущее и толкающее действие, прежнюю приводную систему из цепей и коромысла, которая реагировала только на тягу, пришлось переделать. Уатт разработал систему связанных тяг и применил планетарный механизм[102] для преобразования возвратно-поступательного движения штока поршня во вращательное движение, использовал тяжелый маховик, центробежный регулятор скорости, дисковый клапан и манометр для измерения давления пара. Запатентованная Уаттом «ротативная паровая машина» сначала широко применялась на прядильных и ткацких фабриках, а позже и на других промышленных предприятиях. Двигатель Уатта годился для любой машины, и этим не замедлили воспользоваться изобретатели самодвижущихся механизмов.

Паровая машина Уатта поистине стала изобретением века, положившим начало промышленной революции. Но изобретатель на этом не ограничился. Соседи не раз с удивлением наблюдали за тем, как Уатт гоняет по лугу лошадей, тянущих специально подобранные тяжести. Так появилась единица мощности — лошадиная сила, получившая впоследствии всеобщее признание.

К сожалению, финансовые трудности вынудили Уатта уже в зрелом возрасте проводить геодезические изыскания, работать на строительстве каналов, сооружать порты и пристани, пойти, наконец, на экономически кабальный союз с предпринимателем Джоном Ребеком, потерпевшим вскоре полный финансовый крах.

Следующая глава

history.wikireading.ru

Кто создал первый паровой двигатель в мире? - Физика

Форма входа

Поиск по вопросам

Статистика

Онлайн всего: 32

Гостей: 32

Жителей: 0

Главная » Вопросы » Школа » Физика

Кто создал первый паровой двигатель в мире?

Категория: Физика | Добавил: Ninaarc (10.03.2018)

Просмотров: 138 | Ответы: 2 | Рейтинг: 5.0/1

Порядок вывода комментариев: По умолчанию Сначала новые Сначала старые

0 Kaif 10.03.2018 оставил(а) комментарий:

Ива́н Ива́нович Ползуно́в (14 марта 1728, Екатеринбург — 27 мая 1766, Барнаул) — русский изобретатель, создатель первой в России паровой машины и первого в мире двухцилиндрового парового двигателя — впервые в истории не требовавшего вспомогательного гидравлического привода (способного работать без проточной воды и водяного колеса).

ingvarr.net.ru