Parné auto v 21. storočí? Je to skutočnejšie ako kedykoľvek predtým. História vynálezu parných strojov. Vytvorenie parného stroja Nová etapa vo vývoji parných strojov

Parné stroje sa používali ako hnacie motory v čerpacích staniciach, lokomotívach, parných lodiach, traktoroch, parných autách a iných vozidlách. Parné stroje prispeli k širokému komerčnému využitiu strojov v podnikoch a boli energetickým základom priemyselnej revolúcie 18. storočia. Neskôr parné stroje nahradili spaľovacie motory, parné turbíny, elektromotory a jadrové reaktory, ktoré sú efektívnejšie.

Parný stroj v akcii

Vynález a vývoj

Prvé známe zariadenie poháňané parou opísal Heron Alexandrijský v prvom storočí – ide o takzvaný „volavkin kúpeľ“ alebo „aeolipil“. Para unikajúca tangenciálne z dýz pripevnených k guli spôsobila rotáciu gule. Predpokladá sa, že premena pary na mechanický pohyb bola známa v Egypte v období rímskej nadvlády a používala sa v jednoduchých zariadeniach.

Prvé priemyselné motory

Žiadne z opísaných zariadení nebolo v skutočnosti použité ako prostriedok na riešenie užitočných problémov. Prvý parný stroj použitý vo výrobe bol „požiarny stroj“, ktorý navrhol anglický vojenský inžinier Thomas Savery v roku 1698. Savery získal patent na svoje zariadenie v roku 1698. Bolo to piestové parné čerpadlo a zjavne nie príliš účinné, pretože teplo z pary sa strácalo zakaždým počas chladenia nádoby a bolo dosť nebezpečné na prevádzku, pretože kvôli vysokému tlaku pary nádoby a potrubia motora niekedy explodovali. . Keďže toto zariadenie bolo možné použiť na otáčanie kolies vodného mlyna aj na čerpanie vody z baní, vynálezca ho nazval „baníkom kamarát“.

Potom anglický kováč Thomas Newcomen v roku 1712 predviedol svoj „atmosférický motor“, ktorý bol prvým parným strojom, po ktorom mohol byť komerčný dopyt. Išlo o Saveryho vylepšený parný stroj, v ktorom Newcomen výrazne znížil prevádzkový tlak pary. Newcomen mohol byť založený na opisoch Papinových experimentov uskutočnených v Kráľovskej spoločnosti v Londýne, ku ktorým mohol mať prístup prostredníctvom člena spoločnosti Roberta Hooka, ktorý spolupracoval s Papenom.

Schéma činnosti Newcomenovho parného stroja.
– Para je zobrazená fialovou farbou, voda modrou.
– Otvorené ventily sú zobrazené zelenou farbou, zatvorené ventily sú zobrazené červenou farbou

Prvým použitím motora Newcomen bolo čerpanie vody z hlbinnej bane. V banskom čerpadle bolo vahadlo spojené s tyčou, ktorá šla dole do šachty do komory čerpadla. Vratné pohyby ťahu sa prenášali na piest čerpadla, ktorý privádzal vodu nahor. Ventily prvých motorov Newcomen sa otvárali a zatvárali ručne. Prvým vylepšením bola automatizácia ventilov, ktoré boli poháňané samotným strojom. Legenda hovorí, že toto zlepšenie urobil v roku 1713 chlapec Humphrey Potter, ktorý mal otvárať a zatvárať ventily; keď ho to omrzelo, zviazal rukoväte ventilov povrazmi a išiel sa hrať s deťmi. V roku 1715 už bol vytvorený pákový riadiaci systém, poháňaný mechanizmom samotného motora.

Prvý ruský dvojvalcový vákuový parný stroj skonštruoval mechanik I. I. Polzunov v roku 1763 a zostrojil ho v roku 1764 na pohon dúchadiel v továrňach Barnaul Kolyvano-Voskresensk.

Humphrey Gainsborough zostrojil v 60. rokoch 18. storočia model parného stroja s kondenzátorom. V roku 1769 si škótsky mechanik James Watt (pravdepodobne s využitím Gainsboroughových myšlienok) patentoval prvé významné vylepšenia vákuového motora Newcomen, vďaka čomu bol výrazne úspornejší. Wattovým príspevkom bolo oddelenie kondenzačnej fázy vákuového motora v samostatnej komore, zatiaľ čo piest a valec mali teplotu pary. Watt pridal k Newcomenovmu motoru niekoľko ďalších dôležitých detailov: umiestnil piest do valca, aby vytlačil paru a premenil vratný pohyb piestu na rotačný pohyb hnacieho kolesa.

Na základe týchto patentov zostrojil Watt v Birminghame parný stroj. V roku 1782 bol Wattov parný stroj viac ako 3-krát produktívnejší ako Newcomenov motor. Zlepšenie účinnosti Wattovho motora viedlo k využívaniu parnej energie v priemysle. Navyše, na rozdiel od Newcomenovho motora, Wattov motor umožňoval prenos rotačného pohybu, zatiaľ čo v skorých modeloch parných strojov bol piest spojený s vahadlom a nie priamo s ojnicou. Tento motor mal už základné vlastnosti moderných parných strojov.

Ďalším zvýšením účinnosti bolo použitie vysokotlakovej pary (Američan Oliver Evans a Angličan Richard Trevithick). R. Trevithick úspešne skonštruoval priemyselné vysokotlakové jednotaktné motory známe ako „Cornish motory“. Pracovali pri tlaku 50 psi alebo 345 kPa (3,405 atmosfér). So zvyšujúcim sa tlakom však hrozilo aj väčšie nebezpečenstvo výbuchov strojov a kotlov, čo spočiatku viedlo k početným nehodám. Z tohto pohľadu bol najdôležitejším prvkom vysokotlakového stroja poistný ventil, ktorý uvoľnil pretlak. Spoľahlivá a bezpečná prevádzka sa začala až nahromadením skúseností a štandardizáciou postupov pri stavbe, prevádzke a údržbe zariadení.

Francúzsky vynálezca Nicolas-Joseph Cugnot predviedol v roku 1769 prvé funkčné samohybné parné vozidlo: „fardier à vapeur“ (parný vozík). Možno jeho vynález možno považovať za prvý automobil. Parný traktor s vlastným pohonom sa ukázal ako veľmi užitočný ako mobilný zdroj mechanickej energie, ktorý poháňal ďalšie poľnohospodárske stroje: mlátičky, lisy atď. Philadelphia (Pennsylvánia) a Burlington (štát New York). Viezol 30 pasažierov a išiel rýchlosťou 7-8 míľ za hodinu. Parník J. Fitcha nebol komerčne úspešný, pretože jeho trasa konkurovala dobrej pozemnej ceste. V roku 1802 postavil škótsky inžinier William Symington konkurenčný parný čln a v roku 1807 americký inžinier Robert Fulton použil Wattov parný stroj na pohon prvého komerčne úspešného parníka. 21. februára 1804 bola v Penydarren Ironworks v Merthyr Tydfil v južnom Walese vystavená prvá železničná samohybná parná lokomotíva, ktorú postavil Richard Trevithick.

Piestové parné stroje

Piestové motory využívajú parnú silu na pohyb piestu v utesnenej komore alebo valci. Vratný pohyb piestu môže byť mechanicky prevedený na lineárny pohyb piestových čerpadiel alebo na rotačný pohyb na pohon rotujúcich častí obrábacích strojov alebo kolies vozidiel.

Vákuové stroje

Skoré parné stroje sa spočiatku nazývali „požiarne stroje“ a tiež Wattove „atmosférické“ alebo „kondenzačné“ motory. Pracovali na vákuovom princípe, a preto sú známe aj ako „vákuové motory“. Takéto stroje pracovali na pohon piestových čerpadiel, v každom prípade neexistuje dôkaz, že sa používali na iné účely. Keď pracuje vákuový parný stroj, na začiatku zdvihu sa do pracovnej komory alebo valca privádza nízkotlaková para. Vstupný ventil sa potom uzavrie a para sa ochladí kondenzáciou. V motore Newcomen sa chladiaca voda strieka priamo do valca a kondenzát steká do zberača kondenzátu. Vo valci tak vzniká vákuum. Atmosférický tlak v hornej časti valca tlačí na piest a spôsobuje jeho pohyb smerom nadol, teda pracovný zdvih.

Neustále chladenie a dohrievanie pracovného valca stroja bolo veľmi nehospodárne a neefektívne, tieto parné stroje však umožňovali čerpať vodu z väčších hĺbok, ako to bolo možné pred ich zavedením. V roku sa objavila verzia parného stroja, ktorú vytvoril Watt v spolupráci s Matthewom Boultonom, ktorej hlavnou inováciou bolo odstránenie kondenzačného procesu do špeciálnej oddelenej komory (kondenzátora). Táto komora bola umiestnená do kúpeľa so studenou vodou a bola spojená s valcom trubicou uzavretou ventilom. Ku kondenzačnej komore bola pripevnená špeciálna malá výveva (prototyp vývevy na kondenzát), poháňaná vahadlom a používaná na odvádzanie kondenzátu z kondenzátora. Výsledná teplá voda bola dodávaná špeciálnym čerpadlom (prototyp napájacieho čerpadla) späť do kotla. Ďalšou radikálnou inováciou bolo uzavretie horného konca pracovného valca, ktorý teraz obsahoval na vrchu nízkotlakovú paru. Rovnaká para bola prítomná v dvojitom plášti valca a udržiavala si svoju konštantnú teplotu. Keď sa piest pohyboval nahor, táto para sa prenášala cez špeciálne rúrky do spodnej časti valca, aby pri ďalšom zdvihu podstúpila kondenzáciu. Stroj v skutočnosti prestal byť „atmosférický“ a jeho výkon teraz závisel od tlakového rozdielu medzi nízkotlakovou parou a vákuom, ktoré bolo možné dosiahnuť. V Newcomenovom parnom stroji bol piest mazaný malým množstvom vody naliatej na jeho vrch; vo Wattovom stroji to bolo nemožné, pretože v hornej časti valca bola para; bolo potrebné prejsť na mazanie pomocou zmes tuku a oleja. Rovnaké mazivo bolo použité v tesnení tyče valca.

Vákuové parné stroje, napriek zjavným obmedzeniam ich účinnosti, boli relatívne bezpečné a využívali nízkotlakovú paru, čo celkom zodpovedalo všeobecne nízkej úrovni kotlovej techniky v 18. storočí. Výkon stroja bol limitovaný nízkym tlakom pary, veľkosťou valca, rýchlosťou spaľovania paliva a vyparovaním vody v kotle, ako aj veľkosťou kondenzátora. Maximálna teoretická účinnosť bola obmedzená relatívne malým teplotným rozdielom na oboch stranách piesta; to spôsobilo, že vákuové stroje určené na priemyselné použitie boli príliš veľké a drahé.

Kompresia

Výstupné okno valca parného stroja sa zatvára o niečo skôr, ako piest dosiahne svoju krajnú polohu, čím zostane vo valci určité množstvo odpadovej pary. To znamená, že v pracovnom cykle nastáva kompresná fáza, ktorá tvorí takzvaný „parný vankúš“, spomaľujúci pohyb piesta v jeho krajných polohách. Okrem toho sa tým eliminuje náhly pokles tlaku na samom začiatku fázy nasávania, keď do valca vstupuje čerstvá para.

Advance

Popísaný efekt „parného vankúša“ je umocnený aj tým, že nasávanie čerstvej pary do valca začína o niečo skôr, ako piest dosiahne svoju krajnú polohu, čiže je tu určitý predstih nasávania. Tento predstih je potrebný na to, aby predtým, ako piest začne svoj pracovný zdvih vplyvom čerstvej pary, mala para čas vyplniť mŕtvy priestor, ktorý vznikol v dôsledku predchádzajúcej fázy, teda sacie a výfukové kanály a objem valca nevyužitý na pohyb piestu.

Jednoduché rozšírenie

Jednoduchá expanzia predpokladá, že para funguje len vtedy, keď je expandovaná vo valci, a výfuková para sa uvoľňuje priamo do atmosféry alebo vstupuje do špeciálneho kondenzátora. Zvyškové teplo pary je možné využiť napríklad na vykurovanie miestnosti alebo vozidla, ako aj na predhriatie vody vstupujúcej do kotla.

Zlúčenina

Počas procesu expanzie vo valci vysokotlakového stroja klesá teplota pary úmerne s jej expanziou. Keďže nedochádza k výmene tepla (adiabatický proces), ukazuje sa, že para vstupuje do valca s vyššou teplotou, ako ho opúšťa. Takéto zmeny teploty vo valci vedú k zníženiu účinnosti procesu.

Jeden zo spôsobov riešenia tohto teplotného rozdielu navrhol v roku 1804 anglický inžinier Arthur Woolf, ktorý si nechal patentovať Vysokotlakový zložený parný stroj Wulf. V tomto stroji vysokoteplotná para z parného kotla vstupovala do vysokotlakového valca a potom z neho odsávaná para pri nižšej teplote a tlaku vstupovala do nízkotlakového valca (alebo valcov). Tým sa znížil teplotný rozdiel v každom valci, čím sa celkovo znížili teplotné straty a zlepšila sa celková účinnosť parného stroja. Nízkotlaková para mala väčší objem a preto si vyžadovala väčší objem valca. Preto v zložených strojoch mali nízkotlakové valce väčší priemer (a niekedy aj dlhší) ako vysokotlakové valce.

Toto usporiadanie je tiež známe ako „dvojitá expanzia“, pretože expanzia pary prebieha v dvoch fázach. Niekedy bol jeden vysokotlakový valec spojený s dvoma nízkotlakovými valcami, výsledkom čoho boli tri valce približne rovnakej veľkosti. Táto schéma sa dala ľahšie vyvážiť.

Dvojvalcové miešacie stroje možno klasifikovať ako:

• Krížová zmes- Valce sú umiestnené v blízkosti, ich kanály na vedenie pary sú prekrížené.
• Tandemová zlúčenina- Valce sú usporiadané v sérii a používajú jednu tyč.
• Uhlová zlúčenina- Valce sú umiestnené navzájom pod uhlom, zvyčajne 90 stupňov, a pracujú na jednej kľuke.

Po 80. rokoch 19. storočia sa zložené parné stroje rozšírili vo výrobe a doprave a stali sa prakticky jediným typom používaným na parných lodiach. Ich použitie na parných lokomotívach sa až tak nerozšírilo, pretože sa ukázali ako príliš zložité, čiastočne kvôli ťažkým prevádzkovým podmienkam parných strojov v železničnej doprave. Aj keď sa zložené parné lokomotívy nikdy nestali rozšíreným fenoménom (najmä v Spojenom kráľovstve, kde boli veľmi málo bežné a po tridsiatych rokoch sa vôbec nepoužívali), vo viacerých krajinách si získali určitú popularitu.

Viacnásobné rozšírenie

Zjednodušená schéma trojexpanzného parného stroja.
Vysokotlaková para (červená) z kotla prechádza cez stroj a vystupuje do kondenzátora pod nízkym tlakom (modrá).

Logickým vývojom zloženej schémy bolo pridanie ďalších expanzných stupňov, ktoré zvýšili efektivitu práce. Výsledkom bola viacnásobná expanzná schéma známa ako trojité alebo dokonca štvornásobné expanzné stroje. Takéto parné stroje využívali rad dvojčinných valcov, ktorých objem sa každým stupňom zväčšoval. Niekedy sa namiesto zväčšenia objemu nízkotlakových valcov použilo zvýšenie ich počtu, rovnako ako na niektorých zložených strojoch.

Na obrázku vpravo je znázornená činnosť trojnásobného expanzného parného stroja. Para prechádza strojom zľava doprava. Ventilový blok každého valca je umiestnený naľavo od príslušného valca.

Vznik tohto typu parného stroja sa stal obzvlášť dôležitým pre flotilu, pretože požiadavky na veľkosť a hmotnosť lodných motorov neboli príliš prísne, a čo je najdôležitejšie, táto konštrukcia uľahčila použitie kondenzátora, ktorý vracia odpadovú paru vo forme čerstvá voda späť do kotla (použite slanú morskú vodu nebolo možné napájať kotly). Pozemné parné stroje zvyčajne nemali problémy s dodávkou vody a preto mohli vypúšťať odpadovú paru do atmosféry. Preto bola takáto schéma pre nich menej relevantná, najmä s prihliadnutím na jej zložitosť, veľkosť a hmotnosť. Nadvláda viacerých expanzných parných strojov skončila až s príchodom a rozšírením parných turbín. Moderné parné turbíny však využívajú rovnaký princíp rozdelenia prúdu do vysokotlakových, strednotlakových a nízkotlakových valcov.

Parné stroje s priamym prúdením

Prietokové parné stroje vznikli ako výsledok snahy prekonať jednu z nevýhod parných strojov s tradičným rozvodom pary. Faktom je, že para v bežnom parnom stroji neustále mení smer svojho pohybu, pretože rovnaké okno na každej strane valca sa používa na prívod aj odvod pary. Keď výfuková para opúšťa valec, ochladzuje jeho steny a parné distribučné kanály. Čerstvá para preto vynakladá určité množstvo energie na ich ohrev, čo vedie k poklesu účinnosti. Prietokové parné stroje majú prídavné okno, ktoré sa na konci každej fázy otvára piestom a ktorým para opúšťa valec. To zvyšuje účinnosť stroja, pretože para sa pohybuje jedným smerom a teplotný gradient stien valca zostáva viac-menej konštantný. Jednoexpanzné stroje s priamym prietokom vykazujú približne rovnakú účinnosť ako kombinované stroje s konvenčným rozvodom pary. Okrem toho môžu pracovať pri vyšších rýchlostiach, a preto sa pred príchodom parných turbín často používali na pohon elektrických generátorov, ktoré vyžadovali vysoké otáčky.

Parné stroje s priamym prietokom sa dodávajú v jednočinných aj dvojčinných typoch.

Parné turbíny

Parná turbína pozostáva zo série rotujúcich diskov namontovaných na jednej osi, nazývaných rotor turbíny, a série striedajúcich sa stacionárnych diskov namontovaných na základni, nazývanej stator. Kotúče rotora majú na vonkajšej strane lopatky, k týmto lopatkám je privádzaná para a roztáča disky. Kotúče statora majú podobné lopatky uložené v opačných uhloch, ktoré slúžia na presmerovanie toku pary na nasledujúce rotorové disky. Každý rotorový disk a jeho zodpovedajúci statorový disk sa nazývajú turbínový stupeň. Počet a veľkosť stupňov každej turbíny sa volí tak, aby sa maximalizovala užitočná energia pary rýchlosti a tlaku, ktoré sa do nej privádzajú. Odpadová para opúšťajúca turbínu vstupuje do kondenzátora. Turbíny sa otáčajú veľmi vysokou rýchlosťou, a preto sa pri prenose rotácie na iné zariadenia zvyčajne používajú špeciálne redukčné prevody. Turbíny navyše nemôžu meniť smer ich otáčania a často vyžadujú dodatočné reverzné mechanizmy (niekedy sa používajú ďalšie stupne spätného otáčania).

Turbíny premieňajú energiu pary priamo na rotáciu a nevyžadujú dodatočné mechanizmy na premenu vratného pohybu na rotáciu. Turbíny sú navyše kompaktnejšie ako piestové stroje a majú konštantnú silu na výstupnom hriadeli. Pretože turbíny majú jednoduchší dizajn, vo všeobecnosti vyžadujú menej údržby.

Iné typy parných strojov

Aplikácia

Parné stroje možno klasifikovať podľa ich použitia takto:

Stacionárne stroje

Parné kladivo

Parný stroj v starom cukrovare na Kube

Stacionárne parné stroje možno rozdeliť do dvoch typov podľa spôsobu použitia:

• Stroje s premenlivým režimom, medzi ktoré patria valcovacie stroje, parné navijaky a podobné zariadenia, ktoré sa musia často zastavovať a meniť smer otáčania.
• Poháňané stroje, ktoré sa zriedka zastavia a nemali by meniť smer otáčania. Patria sem energetické motory v elektrárňach, ako aj priemyselné motory používané v továrňach, továrňach a lanových dráhach pred rozšírením elektrickej trakcie. Motory s nízkym výkonom sa používajú na námorných modeloch a v špeciálnych zariadeniach.

Parný navijak je v podstate stacionárny motor, ale je namontovaný na nosnom ráme, aby sa mohol pohybovať. Dá sa zaistiť lankom ku kotve a vlastnou trakciou presunúť na nové miesto.

Dopravné vozidlá

Parné motory sa používali na pohon rôznych typov vozidiel, medzi nimi:

• Pozemné vozidlá:
  • Parné auto
  • Parný traktor
  • Parná lopata, a dokonca
• Parné lietadlo.

V Rusku prvú prevádzkovú parnú lokomotívu postavili E. A. a M. E. Čerepanov v závode Nižný Tagil v roku 1834 na prepravu rudy. Dosahoval rýchlosť 13 verst za hodinu a viezol viac ako 200 pudov (3,2 tony) nákladu. Dĺžka prvej železnice bola 850 m.

Výhody parných strojov

Hlavnou výhodou parných strojov je, že dokážu využiť takmer akýkoľvek zdroj tepla na jeho premenu na mechanickú prácu. To ich odlišuje od spaľovacích motorov, z ktorých každý typ vyžaduje použitie špecifického druhu paliva. Táto výhoda je najvýraznejšia pri využívaní jadrovej energie, keďže jadrový reaktor nedokáže generovať mechanickú energiu, ale vyrába len teplo, ktoré sa využíva na výrobu pary na pohon parných strojov (zvyčajne parných turbín). Okrem toho existujú aj iné zdroje tepla, ktoré nie je možné použiť v spaľovacích motoroch, napríklad solárna energia. Zaujímavým smerom je využitie energie z teplotných rozdielov vo Svetovom oceáne v rôznych hĺbkach.

Podobné vlastnosti majú aj iné typy motorov s vonkajším spaľovaním, napríklad Stirlingov motor, ktorý dokáže poskytnúť veľmi vysokú účinnosť, no má podstatne väčšiu hmotnosť a rozmery ako moderné typy parných strojov.

Parné lokomotívy fungujú dobre vo vysokých nadmorských výškach, pretože ich prevádzková účinnosť neklesá v dôsledku nízkeho atmosférického tlaku. Parné lokomotívy sa v horských oblastiach Latinskej Ameriky používajú dodnes, napriek tomu, že v nížinách ich už dávno nahradili modernejšie typy rušňov.

Vo Švajčiarsku (Brienz Rothorn) a Rakúsku (Schafberg Bahn) sa osvedčili nové parné lokomotívy využívajúce suchú paru. Tento typ lokomotívy bol vyvinutý na základe modelov Swiss Locomotive and Machine Works (SLM) s mnohými modernými vylepšeniami, ako je použitie valivých ložísk, moderná tepelná izolácia, spaľovanie ľahkých ropných frakcií ako paliva, vylepšené parovody atď. Vďaka tomu majú takéto lokomotívy o 60 % nižšiu spotrebu paliva a výrazne nižšie nároky na údržbu. Ekonomické kvality takýchto lokomotív sú porovnateľné s modernými dieselovými a elektrickými rušňami.

Parné lokomotívy sú navyše oveľa ľahšie ako dieselové a elektrické, čo je dôležité najmä pre horské železnice. Zvláštnosťou parných strojov je, že nevyžadujú prevodovku, ktorá prenáša výkon priamo na kolesá.

Efektívnosť

Koeficient výkonu (účinnosti) tepelného motora môžeme definovať ako pomer užitočnej mechanickej práce k vynaloženému množstvu tepla obsiahnutému v palive. Zvyšok energie sa uvoľňuje do okolia vo forme tepla. Účinnosť tepelného motora je

WATT, JAMES (Watt, James, 1736-1819), škótsky inžinier a vynálezca. Narodil sa 19. januára 1736 v Greenocku neďaleko Glasgowa (Škótsko) v rodine obchodníka. Pre zlý zdravotný stav sa Watt formálne učil málo, ale veľa sa naučil sám. Už v tínedžerskom veku sa zaujímal o astronómiu, chemické experimenty, všetko sa naučil robiť vlastnými rukami a dokonca si od svojho okolia vyslúžil prívlastok „všeliek“.

Väčšina ľudí ho považuje za vynálezcu parného stroja, no nie je to celkom pravda.
Parné stroje zostrojené D. Papenom, T. Severim, I. Polzunovom, T. Newcomenom začali v baniach pracovať dávno pred D. Wattom. Odlišovali sa dizajnom, ale hlavné bolo, že pohyb piestu bol spôsobený striedavým ohrevom a chladením pracovného valca. Z tohto dôvodu boli pomalé a spotrebovali veľa paliva.

19. januára 1736 sa James Watt (1736-1819), vynikajúci škótsky inžinier a vynálezca, preslávil predovšetkým ako tvorca vylepšeného parného stroja. Svojou spoluprácou s Pneumatickým lekárskym inštitútom Thomasa Beddoesa (Beddoes, Thomas, 1760-1808) však tiež zanechal jasnú stopu v histórii medicíny intenzívnej starostlivosti. James Watt dodal laboratóriám ústavu potrebné vybavenie. Vďaka jeho účasti vznikli a v Pneumatickom ústave boli odskúšané prvé inhalátory, spirometre, plynomery atď.

Sám James Watt, ako aj jeho manželka a jeden z jeho synov sa opakovane zúčastňovali vedeckých experimentov. Pneumatický ústav sa stal skutočným vedeckým centrom, kde sa skúmali vlastnosti rôznych plynov a ich vplyv na ľudský organizmus. Dá sa povedať, že Thomas Beddoe a jeho spolupracovníci boli priekopníkmi a predchodcami modernej respiračnej terapie. Bohužiaľ, Thomas Beddoe sa mylne domnieval, že tuberkulózu spôsobuje nadbytok kyslíka.
Preto syn Jamesa Watta, Gregory, podstúpil v Pneumatickom ústave úplne zbytočnú liečbu inhaláciami oxidu uhličitého. Avšak práve v Pneumatickom ústave sa prvýkrát začal používať kyslík na liečebné účely; boli vyvinuté základy aerosólovej terapie; Prvýkrát sa merala celková kapacita pľúc metódou riedenia vodíka (G. Davy) atď. Vyvrcholením spolupráce medzi Wattom a Beddoeom na terapeutickom využití rôznych plynov bola ich spoločná kniha „Materiály o medicínskom využití umelých odrôd vzduchu“, ktorá vyšla v dvoch vydaniach (1794, 1795) a stala sa prvou špeciálnou knihou. návod na kyslíkovú terapiu.

V roku 1755 odišiel Watt do Londýna študovať za mechanika a výrobcu matematických a astronomických prístrojov. Po ukončení sedemročného školiaceho programu za jeden rok sa Watt vrátil do Škótska a získal miesto mechanika na University of Glasgow. Zároveň si otvoril vlastnú opravovňu.
Na univerzite sa Watt stretol so skvelým škótskym chemikom Josephom Blackom (1728-1799), ktorý v roku 1754 objavil oxid uhličitý. Toto stretnutie prispelo k vývoju množstva nových chemických prístrojov potrebných pre Blackov ďalší výskum, napríklad ľadový kalorimeter. . V tomto čase Joseph Black pracoval na probléme určenia tepla vyparovania a Watt sa podieľal na poskytovaní technickej stránky experimentov.
V roku 1763 bol ako univerzitný mechanik požiadaný o opravu univerzitného modelu parného stroja T. Newcomena.

Tu by sme mali urobiť krátku odbočku do histórie vzniku parných strojov. Kedysi nás v škole učili, že vštepujú „veľmocenský šovinizmus“, že parný stroj vynašiel ruský poddaný mechanik Ivan Polzunov, a nie nejaký James Watt, o ktorého úlohe pri vytváraní parných strojov sa možno niekedy dočítať v „ nesprávne“ knihy s vlasteneckým pohľadom na knihy. Ale v skutočnosti vynálezcom parného stroja nie je Ivan Polzunov, ani James Watt, ale anglický inžinier Thomas Newcomen (1663-1729).
Navyše, prvý pokus dať paru do služieb človeka urobil v Anglicku už v roku 1698 vojenský inžinier Thomas Savery (Thomas Savery, 1650?-1715). Vytvoril parný vodný výťah, určený na odvodňovanie baní a čerpanie vody, ktorý sa stal prototypom parného stroja.

Saveryho stroj fungoval nasledovne: najprv sa utesnená nádrž naplnila parou, potom sa vonkajší povrch nádrže ochladil studenou vodou, čo spôsobilo kondenzáciu pary a vytvorenie čiastočného podtlaku v nádrži. Potom bola voda napr. zo spodnej časti šachty nasávaná do nádrže cez sacie potrubie a po zavedení ďalšej dávky pary bola vyhodená von cez výstupné potrubie. Cyklus sa potom zopakoval, no vodu bolo možné zdvihnúť len z hĺbky menšej ako 10,36 m, keďže ju vytlačil v skutočnosti atmosférický tlak.

Tento stroj nebol veľmi úspešný, ale dal Papenovi jasný nápad nahradiť pušný prach vodou. A v roku 1698 postavil parný stroj (v tom istom roku Angličan Savery zostrojil aj svoj „požiarny stroj“). Voda sa zahrievala vo zvislom valci s piestom vo vnútri a výsledná para tlačila piest nahor. Keď para ochladzovala a kondenzovala, piest sa pod vplyvom atmosférického tlaku pohyboval smerom nadol. Prostredníctvom systému blokov teda mohol Papenov stroj poháňať rôzne mechanizmy, ako napríklad čerpadlá.

Anglický vynálezca Thomas Newcomen (1663 - 1729) poznal parné stroje Saveryho a Papena, ktorý často navštevoval bane v Západnej krajine, kde pracoval ako kováč, a preto dobre chápal, aké spoľahlivé čerpadlá sú potrebné na zabránenie mínam. zo záplav. V snahe postaviť lepší model spojil sily s inštalatérom a sklenárom Johnom Culleym. Ich prvý parný stroj bol inštalovaný v bani v Staffordshire v roku 1712.

Rovnako ako v Papenovom stroji sa piest pohyboval vo zvislom valci, ale celkovo bol Newcomenov stroj oveľa vyspelejší. Aby sa odstránila medzera medzi valcom a piestom, Newcomen pripevnil na jeho koniec pružný kožený disk a nalial naň trochu vody.
Para z kotla vstúpila do spodnej časti valca a zdvihla piest nahor. Pri vstreknutí studenej vody do valca para skondenzovala, vo valci sa vytvorilo vákuum a pod vplyvom atmosférického tlaku spadol piest. Tento spätný zdvih odstránil vodu z valca a pomocou reťaze spojenej s vahadlom, ktoré sa pohybovalo ako hojdačka, zdvihol tyč čerpadla nahor. Keď bol piest na dne svojho zdvihu, para opäť vstúpila do valca a pomocou protizávažia pripevneného na tyči čerpadla alebo vahadle sa piest zdvihol do pôvodnej polohy. Potom sa cyklus opakoval.
Newcomenov stroj sa na tú dobu ukázal ako mimoriadne úspešný a v celej Európe sa používal viac ako 50 rokov. Používal sa na čerpanie vody z mnohých baní vo Veľkej Británii. Išlo o prvý veľkosériový výrobok v histórii techniky (vyrobilo sa niekoľko tisíc kusov).
V roku 1740 stroj s valcom dlhým 2,74 m a priemerom 76 cm dokončil za jeden deň prácu, ktorú predtým družstvá s 25 mužmi a 10 koňmi, pracujúcimi na smeny, zvládli za týždeň.

V roku 1775 ešte väčší stroj zostrojený Johnom Smeatonom (tvorcom majáku Eddystone) vyprázdnil dok v ruskom Kronštadte za dva týždne. Predtým to pri použití vysokých veterných turbín trvalo celý rok.
A predsa, Newcomenovo auto nebolo ani zďaleka dokonalé. Na mechanickú energiu premieňal len asi 1 % tepelnej energie a v dôsledku toho spotreboval obrovské množstvo paliva, čo však pri práci stroja v uhoľných baniach veľmi nevadilo.

Celkovo zohrali Newcomenove stroje obrovskú úlohu pri zachovaní uhoľného priemyslu. S ich pomocou sa podarilo obnoviť ťažbu uhlia v mnohých zatopených baniach.
O Newcomenovom vynáleze sa dá povedať, že to bol skutočne parný stroj, alebo skôr paro-atmosférický stroj. Od predchádzajúcich prototypov parných strojov sa odlišoval týmto:

* hnacou silou v ňom bol atmosférický tlak a zriedenie sa dosiahlo kondenzáciou pary;
* vo valci bol piest, ktorý pod vplyvom pary vykonával pracovný zdvih;
* vákuum bolo dosiahnuté v dôsledku kondenzácie pary, keď bola do valca vstreknutá studená voda.
Preto je v skutočnosti vynálezcom parného stroja právom Angličan Thomas Newcomen, ktorý svoj parno-atmosferický motor vyvinul v roku 1712 (pol storočia pred Wattom).

Pri krátkom exkurzii do histórie vzniku parných strojov nemožno opomenúť osobnosť nášho vynikajúceho krajana Ivana Ivanoviča Polzunova (1729-1766), ktorý zostrojil parno-atmosferický stroj skôr ako James Watt. Ako mechanik v banských závodoch Kolyvano-Voskresensky v Altaji 25. apríla 1763 navrhol projekt a popis „požiarneho stroja“. Projekt sa dostal na stôl šéfovi tovární, ktorý ho schválil a poslal do Petrohradu, odkiaľ čoskoro prišla odpoveď: „... Tento jeho vynález by sa mal oceniť ako nový vynález.“
Polzunov navrhol najprv postaviť malý stroj, na ktorom by bolo možné identifikovať a odstrániť všetky nedostatky nevyhnutného v novom vynáleze. Vedenie továrne s tým nesúhlasilo a rozhodlo sa okamžite postaviť obrovský stroj na výkonné dúchadlo. V apríli 1764 začal Polzunov so stavbou stroja 15-krát výkonnejšieho ako projekt z roku 1763.

Myšlienku paro-atmosférického motora prevzal z knihy I. Schlattera „Podrobné pokyny pre ťažbu...“ (Petrohrad, 1760).
Polzunovov motor sa však zásadne líšil od anglických automobilov Savery a Newcomen. Boli jednovalcové a vhodné len na čerpanie vody z baní. Polzunovov dvojvalcový kontinuálny motor mohol dodávať výbuch do pece a odčerpávať vodu. Vynálezca dúfal, že ho v budúcnosti prispôsobí iným potrebám.
Konštrukciou stroja bol poverený Polzunov, na pomoc boli pridelení „dvaja z miestnych remeselníkov, ktorí to nepoznajú, ale majú len jeden sklon“ a niekoľko pomocných robotníkov. S týmto „personálom“ Polzunov začal stavať svoje auto. Stavba trvala rok a deväť mesiacov. Keď už stroj prešiel prvým testom, vynálezca ochorel na prechodnú spotrebu a zomrel 16. (28. mája) 1766, niekoľko dní pred záverečnými testami.
23. mája 1766 začali Polzunovovi študenti Levzin a Černitsyn sami záverečné skúšky parného stroja. „Day Note“ zo 4. júla zaznamenal „hladký chod stroja“ a 7. augusta 1766 bol celý závod, parný stroj a silné dúchadlo uvedené do prevádzky. Len za tri mesiace prevádzky Polzunovov stroj nielen odôvodnil všetky náklady na jeho výstavbu vo výške 7233 rubľov 55 kopeckov, ale priniesol aj čistý zisk 12640 rubľov 28 kopeckov. Avšak 10. novembra 1766, po vyhorení kotla motora, stál 15 rokov, 5 mesiacov a 10 dní nečinný. V roku 1782 bolo auto demontované. (Encyklopédia územia Altaj. Barnaul. 1996. T. 2. S. 281-282; Barnaul. Kronika mesta. Barnaul. 1994. časť 1. s. 30).

V tom istom čase James Watt pracoval na vytvorení parného stroja v Anglicku. V roku 1763 bol ako univerzitný mechanik požiadaný o opravu univerzitného modelu parného stroja T. Newcomena.
Pri ladení univerzitného modelu paro-atmosférického stroja T. Newcomena sa Watt presvedčil o nízkej účinnosti takýchto strojov. Dostal nápad vylepšiť parametre parného stroja. Bolo mu jasné, že hlavným nedostatkom Newcomenovho stroja je striedavé zahrievanie a chladenie valca. Ako sa tomu dá vyhnúť? Odpoveď prišla Wattovi na jarnú nedeľu v roku 1765. Uvedomil si, že valec môže zostať neustále horúci, ak sa para pred kondenzáciou odvedie do samostatnej nádrže cez potrubie s ventilom. V tomto prípade prenesenie procesu kondenzácie pary mimo valca by malo pomôcť znížiť spotrebu pary. Navyše, valec môže zostať horúci a kondenzátor studený, ak je jeho vonkajšok pokrytý izolačným materiálom.
Vylepšenia, ktoré Watt urobil na parnom stroji (odstredivý regulátor, samostatný parný kondenzátor, tesnenia atď.), nielen zvýšili účinnosť stroja, ale nakoniec zmenili parno-atmosférický stroj na parný stroj, a čo je najdôležitejšie, stroj sa stal ľahko ovládateľný.
V roku 1768 požiadal o patent na svoj vynález. V roku 1769 dostal patent, no dlho nedokázal zostrojiť parný stroj. A až v roku 1776, s finančnou podporou Dr. Rebecka, zakladateľa prvého hutníckeho závodu v Škótsku, bol konečne zostrojený a úspešne otestovaný Wattov parný stroj.

Prvý Wattov stroj sa ukázal byť dvakrát účinnejší ako Newcomenov stroj. Je zaujímavé, že vývoj, ktorý nasledoval po pôvodnom vynáleze Newcomena, bol založený na koncepte „kapacity“ motora, čo znamenalo počet stop-libier vody, ktoré boli prečerpané na bušel uhlia. Teraz nie je známe, kto prišiel s nápadom na túto jednotku. Tento muž sa nezapísal do dejín vedy, ale pravdepodobne to bol nejaký utiahnutý majiteľ bane, ktorý si všimol, že niektoré motory pracujú efektívnejšie ako iné, a nemohol dovoliť, aby susedná baňa mala vyššiu produkciu.
A hoci testy stroja boli úspešné, počas jeho ďalšej prevádzky sa ukázalo, že Wattov prvý model nebol úplne úspešný a spolupráca s Rebeckom bola prerušená. Napriek nedostatku financií Watt pokračoval v práci na vylepšení parného stroja. Jeho práca vzbudila záujem Matthewa Boultona, inžiniera a bohatého výrobcu, majiteľa kovospracujúceho závodu v Soho neďaleko Birminghamu. V roku 1775 Watt a Boulton uzavreli dohodu o partnerstve.
V roku 1781 dostal James Watt patent na vynález druhého modelu svojho stroja. Medzi zavedené inovácie a následné modely patrili:

* dvojčinný valec, v ktorom bola para privádzaná striedavo na opačných stranách piestu, pričom výfuková para vstupovala do kondenzátora;
* tepelný plášť, ktorý obklopuje pracovný valec na zníženie tepelných strát, a cievka;
* transformácia vratného pohybu piestu na rotačný pohyb hriadeľa, najskôr pomocou ojnicového kľukového mechanizmu a potom pomocou ozubeného prevodu, ktorý bol prototypom planétovej prevodovky;
* odstredivý regulátor na udržanie konštantnej rýchlosti hriadeľa a zotrvačník na zníženie nerovnomerného otáčania.
V roku 1782 bol zostrojený tento pozoruhodný stroj, prvý univerzálny „dvojčinný“ parný stroj. Watt vybavil kryt valca nedávno vynájdeným olejovým tesnením, ktoré zaisťovalo voľný pohyb piestnice, ale zabraňovalo úniku pary z valca. Para vstupovala do valca striedavo z jednej strany piestu a potom z druhej, čím sa vytvorilo vákuum na opačnej strane valca. Piest preto robil pracovný aj spätný zdvih pomocou pary, čo u predchádzajúcich strojov nebolo.

V roku 1782 tiež James Watt zaviedol princíp expanzného pôsobenia, pričom rozdelil tok pary vo valci na začiatku svojho toku tak, aby sa zvyšok cyklu začal rozširovať pod vlastným tlakom. Akcia expanzie znamená určitú stratu výkonu, ale zvýšenie "výkonu". Zo všetkých týchto myšlienok bola Wattova najužitočnejšia myšlienka expanznej akcie. Pri jeho ďalšej praktickej realizácii bol veľmi nápomocný indikátorový diagram, ktorý okolo roku 1790 vytvoril Wattov asistent James Southern.
Indikátorom bolo záznamové zariadenie, ktoré bolo možné pripevniť k motoru za účelom zaznamenávania tlaku vo valci v závislosti od objemu pary vstupujúcej počas daného zdvihu. Plocha pod takouto krivkou bola mierou práce vykonanej v danom cykle. Indikátor slúžil na čo najefektívnejšie vyladenie motora. Práve tento diagram sa neskôr stal súčasťou slávneho Carnotovho cyklu (Sadi Carnot, 1796-1832) v teoretickej termodynamike.
Keďže v dvojčinnom parnom stroji vykonávala piestna činnosť ťah a tlačenie, musel byť prerobený doterajší pohonný systém reťazí a vahadiel, ktoré reagovali len na ťah. Watt vyvinul systém spriahnutých tyčí a použil planetárny mechanizmus na premenu vratného pohybu piestnej tyče na rotačný pohyb, na meranie tlaku pary použil ťažký zotrvačník, odstredivý regulátor otáčok, kotúčový ventil a tlakomer.

Univerzálny dvojčinný parný stroj s plynulou rotáciou (Wattov parný stroj) sa rozšíril a zohral významnú úlohu pri prechode na strojovú výrobu.
„Rotačný parný stroj“ patentovaný Jamesom Wattom bol najskôr široko používaný na pohon strojov a krosien spriadacích a tkáčskych tovární a neskôr aj iných priemyselných podnikov. To viedlo k prudkému zvýšeniu produktivity práce. Od tohto momentu Briti počítali so začiatkom veľkej priemyselnej revolúcie, ktorá vyniesla Anglicko na popredné miesto vo svete.
Motor Jamesa Watta bol vhodný pre každé auto a vynálezcovia samohybných mechanizmov to rýchlo využili. Takto prišiel na prepravu parný stroj (Fultonov parník, 1807; Stephensonova parná lokomotíva, 1815). Anglicko sa vďaka svojej výhode v dopravných prostriedkoch stalo vedúcou mocnosťou sveta.
V roku 1785 si Watt patentoval vynález novej kotlovej pece a v tom istom roku bol jeden z Wattových strojov inštalovaný v Londýne v pivovare Samuela Whitbreada na mletie sladu. Stroj vykonal prácu namiesto 24 koní. Priemer jeho valca bol 63 cm, zdvih piesta 1,83 m a priemer zotrvačníka 4,27 m. Stroj prežil dodnes a dnes ho možno vidieť v akcii v Powerhouse Museum v Sydney.

Spoločnosť Boulton and Watt, založená v roku 1775, zažila všetky peripetie osudu, od poklesu dopytu po jej produktoch až po ochranu svojich práv na vynálezy na súdoch. Od roku 1783 však išli záležitosti tejto spoločnosti, ktorá monopolizovala výrobu parných strojov, do kopca. James Watt sa teda stal veľmi bohatým mužom a Watt poskytol veľmi, veľmi významnú pomoc Pneumatickému lekárskemu inštitútu Thomasa Beddoesa (Beddoes, Thomas, 1760-1808), s ktorým začal v tom čase spolupracovať.
Napriek svojej energickej aktivite pri vytváraní parných strojov Watt odišiel zo svojej pozície na univerzite v Glasgowe až v roku 1800. 8 rokov po svojej rezignácii založil „Wattovu cenu“ pre najlepších študentov a učiteľov univerzity. Jeho meno začalo niesť univerzitné technické laboratórium, v ktorom začal svoju činnosť. Meno Jamesa Watta nesie aj vysoká škola v Greenocku (Škótsko), rodnom meste vynálezcu.

Evolúcia parného stroja od J. Watta

1774 Steam
kalové čerpadlo 1781 Parný stroj
s krútiacim momentom na hriadeli 1784 Parný motor
duálne pôsobenie s KShM
Je zaujímavé, že Watt svojho času navrhol takú jednotku ako „konskú silu“ ako jednotku výkonu. Táto merná jednotka prežila dodnes. V Anglicku, kde je Watt uctievaný ako priekopník priemyselnej revolúcie, sa však rozhodli inak. V roku 1882 sa Britská asociácia inžinierov rozhodla pomenovať po ňom jednotku moci. Teraz je možné meno James Watt prečítať na akejkoľvek žiarovke. Bolo to prvýkrát v histórii technológie, kedy merná jednotka dostala svoj vlastný názov. Od tohto incidentu sa začala tradícia priraďovania vlastných mien k merným jednotkám.

Watt žil dlhý život a zomrel 19. augusta 1819 v Heathfielde pri Birminghame. Na pomníku Jamesa Watta je napísané: „Zvýšila moc človeka nad prírodou“. Takto hodnotili činnosť slávneho anglického vynálezcu súčasníci.

Vynález parných strojov bol prelomom v histórii ľudstva. Niekde na prelome 17. – 18. storočia sa začalo s výmenou neefektívnej ručnej práce, vodných kolies a úplne nových a jedinečných mechanizmov – parných strojov. Práve vďaka nim boli možné technické a priemyselné revolúcie a vlastne celý pokrok ľudstva.

Ale kto vynašiel parný stroj? Komu za to vďačí ľudstvo? A kedy to bolo? Na všetky tieto otázky sa pokúsime nájsť odpovede.

Ešte pred naším letopočtom

História vzniku parného stroja sa začína v prvých storočiach pred naším letopočtom. Volavka Alexandrijská opísala mechanizmus, ktorý začal fungovať až vtedy, keď bol vystavený pare. Zariadenie bola guľa, na ktorej boli pripevnené trysky. Para vychádzala z trysiek tangenciálne, čo spôsobilo otáčanie motora. Toto bolo prvé zariadenie, ktoré bolo poháňané parou.

Tvorcom parného stroja (alebo skôr turbíny) je Taghi al-Dinome (arabský filozof, inžinier a astronóm). Jeho vynález sa stal široko známym v Egypte v 16. storočí. Mechanizmus bol navrhnutý nasledovne: prúdy pary smerovali priamo na mechanizmus s lopatkami a keď sa vyvalil dym, lopatky sa otáčali. Niečo podobné navrhol v roku 1629 taliansky inžinier Giovanni Branca. Hlavnou nevýhodou všetkých týchto vynálezov bola príliš veľká spotreba pary, ktorá zase vyžadovala obrovské množstvo energie a nebola praktická. Vývoj bol pozastavený, pretože vedecké a technické poznatky vtedajšieho ľudstva nestačili. Navyše o takéto vynálezy vôbec nebola núdza.

Vývoj

Až do 17. storočia bolo vytvorenie parného stroja nemožné. Akonáhle však úroveň ľudského rozvoja vzrástla, okamžite sa objavili prvé kópie a vynálezy. Hoci ich vtedy nikto nebral vážne. Napríklad v roku 1663 publikoval anglický vedec v tlači návrh svojho vynálezu, ktorý inštaloval na hrade Raglan. Jeho zariadenie slúžilo na zdvíhanie vody na steny veží. Ako všetko nové a neznáme bol však aj tento projekt prijatý s pochybnosťami a na jeho ďalší rozvoj sa nenašli sponzori.

História vzniku parného stroja začína vynálezom paro-atmosférického motora. V roku 1681 vynašiel francúzsky vedec zariadenie, ktoré odčerpávalo vodu z baní. Najprv sa ako hnacia sila používal pušný prach a potom ho nahradila vodná para. Takto sa objavil parno-atmosferický stroj. Obrovský príspevok k jeho zlepšeniu mali vedci z Anglicka Thomas Newcomen a Thomas Severen. Neoceniteľnú pomoc poskytol aj ruský vynálezca-samouk Ivan Polzunov.

Papenov neúspešný pokus

Parno-atmosférický stroj, ktorý mal v tom čase ďaleko od dokonalosti, vzbudil mimoriadnu pozornosť v oblasti stavby lodí. Posledné úspory minul D. Papen na kúpu malého plavidla, na ktoré začal inštalovať vodný zdvíhací parno-atmosférický stroj vlastnej výroby. Mechanizmus účinku spočíval v tom, že voda pri páde z výšky začala otáčať kolesá.

Vynálezca vykonal svoje testy v roku 1707 na rieke Fulda. Mnoho ľudí sa zhromaždilo, aby sa pozreli na zázrak: loď, ktorá sa pohybovala po rieke bez plachiet a vesiel. Počas testov však došlo ku katastrofe: motor explodoval a niekoľko ľudí zahynulo. Úrady sa na neúspešného vynálezcu nahnevali a zakázali mu akúkoľvek prácu a projekty. Loď bola skonfiškovaná a zničená a o niekoľko rokov neskôr zomrel aj samotný Papen.

Chyba

Parník Papen mal nasledujúci princíp fungovania. Na dno valca bolo potrebné naliať malé množstvo vody. Pod samotným valcom sa nachádzal gril, ktorý slúžil na ohrev kvapaliny. Keď voda začala vrieť, výsledná para expandovala a zdvihla piest. Vzduch bol vytláčaný z priestoru nad piestom cez špeciálne vybavený ventil. Keď voda zovrela a začala vytekať para, bolo potrebné fritézu vybrať, zatvoriť ventil, aby sa odstránil vzduch, a použiť studenú vodu na ochladenie stien valca. Vďaka takýmto úkonom para vo valci kondenzovala, pod piestom sa vytvorilo vákuum a vďaka sile atmosférického tlaku sa piest vrátil na svoje pôvodné miesto. Počas jeho pohybu nadol sa vykonala užitočná práca. Účinnosť Papenovho parného stroja však bola negatívna. Lodný motor bol mimoriadne nehospodárny. A čo je najdôležitejšie, bolo to príliš zložité a nepohodlné na použitie. Papinov vynález preto od samého začiatku nemal budúcnosť.

Nasledovníci

Tým sa však príbeh vzniku parného stroja neskončil. Ďalším, oveľa úspešnejším ako Papen, bol anglický vedec Thomas Newcomen. Dlho študoval diela svojich predchodcov so zameraním na slabé miesta. A s využitím toho najlepšieho z ich práce vytvoril v roku 1712 svoj vlastný prístroj. Nový parný stroj (foto prezentované) bol navrhnutý nasledovne: bol použitý valec, ktorý bol vo vertikálnej polohe, ako aj piest. Newcomen to prevzal z Papinovho diela. Para sa však tvorila už v inom kotli. Okolo piestu bola zaistená pevná koža, ktorá výrazne zvýšila tesnosť vo vnútri parného valca. Tento stroj bol tiež paro-atmosférický (voda stúpala z bane pomocou atmosférického tlaku). Hlavnými nevýhodami vynálezu boli jeho objemnosť a neefektívnosť: stroj „zjedol“ obrovské množstvo uhlia. Priniesol však oveľa viac výhod ako Papenov vynález. Preto sa takmer päťdesiat rokov používal v žalároch a baniach. Slúžil na odčerpávanie podzemných vôd a tiež na odvodňovanie lodí. Snažil som sa prerobiť svoje auto tak, aby sa dalo používať na premávku. Všetky jeho pokusy však boli neúspešné.

Ďalším vedcom, ktorý sa ohlásil, bol D. Hull z Anglicka. V roku 1736 predstavil svetu svoj vynález: parno-atmosferický stroj, ktorý mal ako pohon lopatkové kolesá. Jeho vývoj bol úspešnejší ako Papinov. Niekoľko takýchto lodí bolo okamžite prepustených. Používali sa najmä na ťahanie člnov, lodí a iných plavidiel. Spoľahlivosť paro-atmosférického motora však nevzbudzovala dôveru a lode boli vybavené plachtami ako hlavným pohonným zariadením.

A hoci mal Hull viac šťastia ako Papin, jeho vynálezy postupne stratili význam a boli opustené. Napriek tomu mali parno-atmosférické stroje tej doby veľa špecifických nedostatkov.

História vzniku parného stroja v Rusku

Ďalší prielom nastal v Ruskej ríši. V roku 1766 vznikol v hutníckom závode v Barnaule prvý parný stroj, ktorý pomocou špeciálnych dúchadiel privádzal vzduch do taviacich pecí. Jeho tvorcom bol Ivan Ivanovič Polzunov, ktorý za zásluhy o vlasť dostal dokonca dôstojnícku hodnosť. Vynálezca predložil svojim nadriadeným výkresy a plány „požiarneho motora“ schopného poháňať mechy dúchadla.

Osud si však s Polzunovom zahral krutý vtip: sedem rokov po prijatí jeho projektu a zostavení auta ochorel a zomrel na spotrebu – len týždeň pred začiatkom testovania jeho motora. Jeho pokyny však stačili na naštartovanie motora.

Takže 7. augusta 1766 bol spustený a zaťažený Polzunovov parný stroj. Už v novembri toho istého roku sa to však zlomilo. Dôvodom sa ukázali byť príliš tenké steny kotla, ktorý nebol určený na záťaž. Okrem toho vynálezca vo svojich pokynoch napísal, že tento kotol je možné použiť iba počas testovania. Výroba nového kotla by sa ľahko zaplatila, pretože účinnosť Polzunovho parného stroja bola pozitívna. Za 1023 hodín práce sa s jeho pomocou vytavilo viac ako 14 libier striebra!

Ale napriek tomu nikto nezačal opravovať mechanizmus. Polzunovov parný stroj zbieral prach viac ako 15 rokov v sklade, kým sa svet priemyslu nezastavil a nerozvinul. A potom bol kompletne rozobraný na súčiastky. Rusko v tej chvíli zrejme ešte nedozrelo na používanie parných strojov.

Požiadavky doby

Život medzitým nestál. A ľudstvo neustále premýšľalo o vytvorení mechanizmu, ktorý by nám umožnil nezávisieť od vrtošivej prírody, ale riadiť svoj vlastný osud. Každý chcel čo najrýchlejšie opustiť plachtu. Vo vzduchu preto neustále visela otázka vytvorenia parného mechanizmu. V roku 1753 bola v Paríži spustená súťaž medzi remeselníkmi, vedcami a vynálezcami. Akadémia vied vypísala odmenu pre každého, kto dokáže vytvoriť mechanizmus, ktorý dokáže nahradiť silu vetra. No napriek tomu, že sa súťaže zúčastnili také mysle ako L. Euler, D. Bernoulli, Canton de Lacroix a ďalší, nikto neprišiel so životaschopným návrhom.

Prešli roky. A priemyselná revolúcia pokrývala čoraz viac krajín. Prvenstvo a vedenie medzi ostatnými mocnosťami vždy pripadlo Anglicku. Koncom osemnásteho storočia sa práve Veľká Británia stala tvorcom veľkého priemyslu, vďaka čomu získala titul svetového monopolu v tomto odvetví. Otázka mechanického motora bola každým dňom naliehavejšia. A taký motor vznikol.

Prvý parný stroj na svete

Rok 1784 bol pre Anglicko a svet prelomový v priemyselnej revolúcii. A zodpovedný za to bol anglický mechanik James Watt. Parný stroj, ktorý vytvoril, sa stal najslávnejším objavom storočia.

Niekoľko rokov som študoval nákresy, konštrukciu a princípy fungovania parno-atmosférických strojov. A na základe toho všetkého dospel k záveru, že pre efektívny chod motora je potrebné vyrovnať teploty vody vo valci a pary, ktorá vstupuje do mechanizmu. Hlavnou nevýhodou parno-atmosférických strojov bola neustála potreba chladenia valca vodou. Bolo to drahé a nepohodlné.

Nový parný stroj bol navrhnutý inak. Valec bol teda uzavretý v špeciálnom parnom plášti. Watt tak dosiahol svoj konštantný zahrievaný stav. Vynálezca vytvoril špeciálnu nádobu ponorenú do studenej vody (kondenzátor). Pomocou potrubia bol k nemu pripojený valec. Keď sa para vo valci vyčerpala, prešla potrubím do kondenzátora a tam sa opäť zmenila na vodu. Počas práce na vylepšení svojho stroja vytvoril Watt vákuum v kondenzátore. V ňom sa teda skondenzovala všetka para vychádzajúca z valca. Vďaka tejto inovácii sa proces expanzie pary značne zvýšil, čo následne umožnilo získať oveľa viac energie z rovnakého množstva pary. Bol to vrcholný úspech.

Tvorca parného stroja zmenil aj princíp prívodu vzduchu. Teraz para najprv spadla pod piest, čím ho zdvihla, a potom sa zhromaždila nad piestom a znížila ho. Sfunkčnili tak oba zdvihy piestov v mechanizme, čo predtým ani nebolo možné. A spotreba uhlia na konskú silu bola štyrikrát nižšia ako spotreba paro-atmosferických motorov, o čo sa snažil James Watt. Parný stroj veľmi rýchlo dobyl najprv Veľkú Britániu a potom celý svet.

"Charlotte Dundas"

Potom, čo bol celý svet ohromený vynálezom Jamesa Watta, začalo sa rozšírené používanie parných strojov. Takže v roku 1802 sa v Anglicku objavila prvá loď poháňaná parou - Charlotte Dundas. Za jeho tvorcu sa považuje William Symington. Loď slúžila na ťahanie člnov pozdĺž kanála. Úlohu pohonu na lodi zohrávalo lopatkové koleso namontované na korme. Loď prvýkrát úspešne prešla testami: za šesť hodín odtiahla dve obrovské člny 18 míľ. Zároveň mu značne prekážal protivietor. Ale zvládol to.

A predsa ho položili, lebo sa báli, že v dôsledku silných vĺn, ktoré sa vytvorili pod lopatkovým kolesom, sa vyplavia brehy kanála. Mimochodom, muž, ktorého dnes celý svet považuje za tvorcu prvého parníka, bol na testoch Charlotte.

vo svete

Anglický lodiar od mladosti sníval o lodi s parným strojom. A teraz sa jeho sen stal skutočnosťou. Koniec koncov, vynález parných strojov bol novým impulzom v stavbe lodí. Spolu s americkým vyslancom R. Livingstonom, ktorý prevzal materiálnu stránku problému, sa Fulton ujal projektu lode s parným strojom. Bol to komplexný vynález založený na myšlienke veslovej vrtule. Po bokoch lode boli v rade dlaždice napodobňujúce mnohé veslá. Dlaždice si zároveň stále navzájom prekážali a lámali sa. Dnes môžeme ľahko povedať, že rovnaký efekt bolo možné dosiahnuť len s tromi alebo štyrmi panelmi. Ale z hľadiska vedy a techniky tej doby to bolo nereálne vidieť. Preto to mali lodiari oveľa ťažšie.

V roku 1803 bol Fultonov vynález predstavený celému svetu. Parník sa pomaly a rovnomerne pohyboval pozdĺž Seiny a zasiahol mysle a predstavivosť mnohých vedcov a osobností v Paríži. Napoleonova vláda však projekt odmietla a nespokojní stavitelia lodí boli nútení hľadať šťastie v Amerike.

A tak sa v auguste 1807 po Hudsonovom zálive plavil prvý parník na svete s názvom Claremont, ktorý poháňal výkonný parný stroj (foto prezentované). Mnohí vtedy jednoducho neverili v úspech.

Claremont vyrazil na svoju prvú plavbu bez nákladu a bez pasažierov. Nikto nechcel cestovať na palube lode, ktorá chrlila oheň. No už na spiatočnej ceste sa objavil prvý pasažier – miestny farmár, ktorý za lístok zaplatil šesť dolárov. Stal sa prvým pasažierom v histórii lodnej spoločnosti. Fulton bol taký dojatý, že dal odvážlivcovi doživotnú jazdu zadarmo na všetkých svojich vynálezoch.

Polzunov, Ivan Ivanovič

- mechanik, ktorý postavil prvý parný stroj v Rusku; syn vojaka jekaterinburských horských družín, mal desať rokov a vstúpil do Jekaterinburskej aritmetickej školy, kde absolvoval kurz s titulom strojný študent. Medzi niekoľkými mladými ľuďmi bol Polzunov poslaný do Barnaulu do štátnych banských závodov, kde bol v roku 1763 náložným majstrom. Keď sa Polzunov zaoberal konštrukciou strojov s vodnými motormi používaných v hutách a baniach, upozornil na náročnosť konštrukcie takýchto strojov v oblastiach vzdialených od riek a ustálil sa na myšlienke využitia pary ako motora. Existuje niekoľko dôkazov, ktoré naznačujú, že táto myšlienka k nemu neprišla nezávisle, ale pod vplyvom Schlatterovej knihy: „Podrobný návod na ťažbu“ (Petrohrad, 1760), v ktorej desiatej kapitole je prvý opis pary motor, a to stroj, vyšiel v ruštine Newcomen. Polzunov sa energicky pustil do realizácie svojho nápadu, začal študovať silu a vlastnosti vodnej pary, kreslil kresby a vyrábal modely. Keď sa Polzunov po zdĺhavom výskume a experimentoch presvedčil o možnosti nahradiť hnaciu silu vody silou pary a dokázal to na modeloch, obrátil sa v apríli 1763 na šéfa závodov Kolyvan-Voskresensk, generálmajora A. I. Porošina. , s listom, v ktorom po načrtnutí motívov, ktoré ho podnietili nájsť novú silu, požiadal o finančné prostriedky na stavbu „ohnivého stroja“, ktorý vynašiel. Polzunovov projekt bol oznámený kabinetu Jej Veličenstva so žiadosťou o uvoľnenie sumy potrebnej na stavbu stroja. Podľa správy kabinetu nasledoval dekrét Kataríny II., ktorým „pre väčšie povzbudenie“ udelila Polzunovovi mechanikom plat a hodnosť inžinierskeho kapitána-poručíka a za odmenu si objednala 400 rubľov. a naznačil: „ak ho už v továrňach nebudú potrebovať, pošlite ho so striebrom do Petrohradu“ na dva až tri roky do Akadémie vied, aby si doplnil vzdelanie. Úrady však Polzunova nenechali odísť a požiadali o zrušenie jeho vyslania na Akadémiu vied, „pretože je tu preňho extrémna potreba uviesť ten parný stroj do praxe“. Vzhľadom na to musel Polzunov zostať na Sibíri až do konca prípadu. Dovtedy sa odložilo aj vydanie spomínaných 400 rubľov. Podľa odhadu, ktorý predložil, dostal potrebné sumy a materiál a dostal možnosť začať s výstavbou. Polzunov už 20. mája 1765 hlásil, že prípravné práce sú ukončené a stroj bude uvedený do prevádzky v októbri toho istého roku. Auto však v tomto čase nebolo pripravené. Množstvo nepredvídaných ťažkostí a neskúsenosť robotníkov spomalili postup prác. Navyše veľa materiálov potrebných na stavbu stroja nebolo možné získať na Sibíri. Musel som si ich objednať z Jekaterinburgu a čakať na doručenie niekoľko mesiacov. V decembri 1765 Polzunov dokončil stroj a minul naň 7 435 rubľov. 51 kopejok Svoj vynález však nemohol vidieť v praxi. Test stroja bol naplánovaný v Barnaule na 20. mája 1766 a 16. mája toho istého roku už Polzunov zomrel „na ťažké krvácanie z hrtana“. Polzunovov stroj pod vedením jeho študentov Levzina a Černitsina roztavil v priebehu dvoch mesiacov 9 335 bodov Zniznogorských rúd v Barnaule, no čoskoro bola jeho prevádzka v Barnaule „ako nepotrebná“ ukončená a neexistujú informácie, či bol použitý aj na tých, ktoré nemal vodné motory Zmeinogorsk závod a Semenovský baňa, kde to pôvodne zamýšľal sám vynálezca a jeho nadriadení.V roku 1780 „stroj a konštrukcia, ktorú postavil Polzunov, fungovali vo dvojiciach a konštrukcia bola rozbitá. “ V Barnaulskom banskom múzeu je model Polzunovho stroja. Polzunovovi nemožno pripísať, ako to niektorí robia, tú česť vynájsť prvý parný stroj. Napriek tomu bol Polzunovov stroj skutočne prvým parným strojom postaveným v Rusku a nedovážaný zo zahraničia; použitie parného stroja v roku 1765 nie na zdvíhanie vody, ale na iný priemyselný účel, by sa malo považovať za samostatný vynález, pretože v Anglicku bolo prvé použitie parného stroja na čerpanie vzduchu vykonané až v roku 1765.

V mysliach väčšiny ľudí vo veku smartfónov sú autá poháňané parou niečím archaickým, čo nám vyvoláva úsmev. Steam stránky v histórii automobilového priemyslu boli veľmi svetlé a bez nich je ťažké si predstaviť modernú dopravu vo všeobecnosti. Bez ohľadu na to, ako veľmi sa skeptici zákonodarstva, ako aj ropní lobisti z rôznych krajín snažili obmedziť vývoj parného auta, podarilo sa im to len dočasne. Parné auto je predsa ako Sfinga. Myšlienka parného auta (t. j. poháňaného motorom s vonkajším spaľovaním) je aktuálna aj dnes.

V mysliach väčšiny ľudí vo veku smartfónov sú autá poháňané parou niečím archaickým, čo nám vyvoláva úsmev.

Takže v roku 1865 Anglicko zaviedlo zákaz pohybu vysokorýchlostných samohybných vagónov na parný pohon. Mali zakázané pohybovať sa po meste rýchlejšie ako 3 km/h a nevypúšťať oblaky pary, aby nevyplašili kone zapriahnuté do bežných kočov. Najvážnejšiu a najciteľnejšiu ranu nákladným autám na parný pohon zasadil už v roku 1933 zákon o dani z ťažkých vozidiel. Až v roku 1934, keď sa znížili clá na dovoz ropných produktov, sa črtalo víťazstvo benzínových a naftových motorov nad parnými strojmi.

Len Anglicko si mohlo dovoliť tak elegantne a pokojne zosmiešňovať pokrok. V USA, Francúzsku, Taliansku prostredie nadšených vynálezcov doslova kypelo nápadmi a parný voz nadobudol nové tvary a vlastnosti. Anglické vynálezy síce výrazne prispeli k vývoju parných vozidiel, no zákony a predsudky úradov im nedovolili naplno sa zapojiť do boja so spaľovacími motormi. Ale povedzme si o všetkom pekne po poriadku.

Prehistorický odkaz

História vývoja parného vozňa je neoddeliteľne spojená s históriou vzniku a zdokonaľovania parného stroja. Keď v 1. storočí po Kr. e. Heron z Alexandrie navrhol svoj nápad prinútiť paru otáčať kovovou guľou, ale jeho nápad sa nepovažoval za nič viac ako zábavu. Či už to boli iné nápady, ktoré vynálezcov znepokojovali viac, prvým, kto postavil parný kotol na kolesá, bol mních Ferdinand Verbst. V roku 1672. Jeho „hračka“ bola tiež považovaná za zábavu. Ale ďalších štyridsať rokov nebolo pre históriu parného stroja márne.

Návrh samohybného koča Isaaca Newtona (1680), požiarneho aparátu mechanika Thomasa Saveryho (1698) a atmosférického motora Thomasa Newcomena (1712) demonštrovali obrovský potenciál využitia pary na vykonávanie mechanickej práce. Najprv parné stroje odčerpávali vodu z baní a zdvíhali bremená, ale v polovici 18. storočia už bolo v podnikoch v Anglicku niekoľko stoviek takýchto parných zariadení.

Čo je to parný stroj? Ako môže para pohybovať kolesami? Princíp parného stroja je jednoduchý. Voda sa ohrieva v uzavretej nádrži do stavu pary. Para je vypúšťaná rúrkami do uzavretého valca a vytláčaná piestom. Prostredníctvom medziľahlej ojnice sa tento translačný pohyb prenáša na hriadeľ zotrvačníka.

Tento principiálny diagram fungovania parného kotla v praxi mal značné nevýhody.

Prvá časť pary vybuchla v oblakoch a ochladený piest vlastnou váhou spadol na ďalší zdvih. Tento principiálny diagram fungovania parného kotla v praxi mal značné nevýhody. Chýbajúci systém regulácie tlaku pary často viedol k výbuchu kotla. Uvedenie kotla do prevádzkyschopného stavu si vyžiadalo veľa času a paliva. Neustále tankovanie a gigantická veľkosť parného závodu len zväčšili zoznam jeho nedostatkov.

Nový stroj navrhol v roku 1765 James Watt. Nasmeroval paru vytláčanú piestom do prídavnej kondenzačnej komory a eliminoval potrebu neustáleho prilievania vody do kotla. Nakoniec v roku 1784 vyriešil problém, ako prerozdeliť pohyb pary tak, aby tlačila piest v oboch smeroch. Vďaka cievke, ktorú vytvoril, mohol parný stroj fungovať bez prestávok medzi zdvihmi. Tento princíp dvojčinného tepelného motora tvoril základ väčšiny parnej techniky.

Na vytvorení parných strojov pracovalo veľa šikovných ľudí. Ide totiž o jednoduchý a lacný spôsob, ako získať energiu prakticky z ničoho.

Krátka exkurzia do histórie áut na parný pohon

Bez ohľadu na to, aké grandiózne boli úspechy Angličanov v tejto oblasti, prvý, kto postavil parný stroj na kolesá, bol Francúz Nicolas Joseph Cugnot.

Cugnove prvé parné auto

Jeho auto sa objavilo na cestách v roku 1765. Rýchlosť kočíka bola rekordná – 9,5 km/h. Vynálezca v ňom poskytol štyri miesta na sedenie pre cestujúcich, ktorých bolo možné vziať na jazdu priemernou rýchlosťou 3,5 km/h. Tento úspech sa vynálezcovi zdal nedostatočný.

Nutnosť zastavovať sa natankovať vodu a zapáliť si nový oheň na každom kilometri cesty nebola výraznou nevýhodou, ale iba vtedajším stavom techniky.

Rozhodol sa vynájsť delový ťahač. Tak sa zrodil trojkolesový vozík s mohutným kotlom vpredu. Nutnosť zastavovať sa natankovať vodu a zapáliť si nový oheň na každom kilometri cesty nebola výraznou nevýhodou, ale iba vtedajším stavom techniky.

Ďalší Cugnov model z roku 1770 vážil asi jeden a pol tony. Nový vozík dokázal prepraviť asi dve tony nákladu rýchlosťou 7 km/h.

Maestro Cugno sa viac zaujímal o myšlienku vytvorenia vysokotlakového parného stroja. Neprekážalo mu ani to, že kotol mohol vybuchnúť. Bol to Cunho, kto prišiel s nápadom umiestniť ohnisko pod kotol a niesť „oheň“ so sebou. Navyše jeho „vozík“ možno právom nazvať prvým kamiónom. Rezignácia patróna a séria revolúcií nedali pánovi príležitosť vyvinúť model na plnohodnotný nákladný automobil.

Samouk Oliver Evans a jeho obojživelník

Myšlienka vytvorenia parných strojov mala univerzálne rozmery. V severoamerických štátoch vytvoril vynálezca Oliver Evans asi päťdesiat parných inštalácií založených na Wattovom stroji. V snahe zmenšiť veľkosť inštalácie Jamesa Watta navrhol parné stroje pre mlyny na múku. Celosvetovú slávu však získal Oliver Evans svojim obojživelným parným autom. V roku 1789 jeho prvé auto v Spojených štátoch úspešne prešlo skúškami na zemi a vo vode.

Na svoj obojživelník, ktorý možno nazvať prototypom terénnych vozidiel, Evans nainštaloval stroj s tlakom pary desať atmosfér!

Deväťmetrový auto-čln vážil asi 15 ton. Parný stroj poháňal zadné kolesá a vrtuľu. Mimochodom, Oliver Evans bol tiež zástancom vytvorenia vysokotlakového parného stroja. Na svoj obojživelník, ktorý možno nazvať prototypom terénnych vozidiel, Evans nainštaloval stroj s tlakom pary desať atmosfér!

Ak by mali vynálezcovia 18. a 19. storočia na dosah ruky technológiu 21. storočia, viete si predstaviť, na koľko techniky by prišli!? A aká technológia!

20. storočie a 204 km/h na parnom aute Stanley

Áno! 18. storočie dalo silný impulz rozvoju parnej dopravy. Početné a rôznorodé konštrukcie samohybných parných vozňov začali čoraz viac riediť konskú dopravu na cestách Európy a Ameriky. Začiatkom 20. storočia sa autá na parný pohon výrazne rozšírili a stali sa známym symbolom svojej doby. Rovnako ako fotografia.

18. storočie dalo silný impulz rozvoju parnej dopravy

Práve ich fotografickú spoločnosť predali bratia Stanleyovci, keď sa v roku 1897 rozhodli vážne venovať výrobe parných áut v USA. Vytvorili dobre predávané parné autá. To im však na uspokojenie ich ambicióznych plánov nestačilo. Boli predsa len jednou z mnohých podobných automobiliek. To bolo dovtedy, kým nenavrhli svoju „raketu“.

Práve ich fotografickú spoločnosť predali bratia Stanleyovci, keď sa v roku 1897 rozhodli vážne venovať výrobe parných áut v USA.

Samozrejme, autá Stanley mali povesť spoľahlivých áut. Parná jednotka bola umiestnená v zadnej časti a kotol bol vykurovaný pomocou benzínových alebo petrolejových horákov. Zotrvačník dvojčinného parného dvojvalcového motora sa otáča k zadnej náprave cez reťazový pohon. V Stanley Steamer sa nevyskytli žiadne prípady výbuchu kotla. Potrebovali však senzáciu.

Samozrejme, autá Stanley mali povesť spoľahlivých áut.

So svojou „raketou“ vytvorili senzáciu po celom svete. 205,4 km/h v roku 1906! Tak rýchlo ešte nikto nejazdil! Auto so spaľovacím motorom prekonalo tento rekord až o 5 rokov neskôr. Stanleyho preglejková para „Rocket“ definovala tvar pretekárskych áut na mnoho rokov dopredu. Ale po roku 1917 bol Stanley Steamer čoraz viac frustrovaný konkurenciou lacného Fordu T a rezignoval.

Jedinečné parné autá bratov Dobleovcov

Táto slávna rodina dokázala poskytnúť slušnú odolnosť benzínovým motorom až do začiatku 30. rokov 20. storočia. Nestavali autá na rekordy. Bratia skutočne milovali svoje parné autá. Inak, ako inak si vysvetliť voštinový chladič a tlačidlo zapaľovania, ktoré vymysleli? Ich modely nevyzerali ako malé lokomotívy.

Bratia Abner a John spôsobili revolúciu v parnej doprave.

Bratia Abner a John spôsobili revolúciu v parnej doprave. Jeho auto sa nemuselo zohrievať 10-20 minút, aby mohlo ísť. Tlačidlo zapaľovania pumpovalo petrolej z karburátora do spaľovacej komory. Dostal sa tam po zapálení zapaľovacou sviečkou. Voda sa zohriala v priebehu pár sekúnd a po minúte a pol para vytvorila potrebný tlak a mohlo sa ísť.

Odpadová para sa posielala do chladiča na kondenzáciu a prípravu na nasledujúce cykly. Na plynulý nájazd 2000 km si preto doblovské autá vyžiadali iba deväťdesiat litrov vody v systéme a niekoľko litrov petroleja. Nikto nemôže ponúknuť takú účinnosť! Možno to bolo na autosalóne v Detroite v roku 1917, keď sa Stanleyovci stretli s modelom bratov Dobleovcov a začali likvidovať ich výrobu.

Model E sa stal najluxusnejším autom druhej polovice 20. rokov a najnovšou verziou parného auta Doblov. Kožený interiér, leštené drevo a prvky zo sloních kostí potešili bohatých majiteľov vo vnútri auta. V takejto kabíne si človek mohol užívať dojazd rýchlosťou až 160 km/h. Len 25 sekúnd delilo okamih zapálenia od okamihu štartu. Trvalo ďalších 10 sekúnd, kým auto s hmotnosťou 1,2 tony zrýchlilo na 120 km/h!

Všetky tieto rýchlostné vlastnosti boli zabudované do štvorvalcového motora. Dva piesty vytláčali paru pod vysokým tlakom 140 atmosfér a ďalšie dva posielali chladenú nízkotlakovú paru do voštinového kondenzátora-radiátora. No v prvej polovici 30. rokov sa tieto krásky bratov Dobleových už nevyrábali.

Parné vozíky

Netreba však zabúdať, že parná trakcia sa prudko rozvíjala aj v nákladnej doprave. Práve v mestách parné autá vyvolávali u snobov alergie. Náklad však musí byť doručený za každého počasia a nielen v rámci mesta. A čo medzimestské autobusy a vojenská technika? S malými autami sa tam nezaobídete.

Nákladná doprava má oproti osobnej jednu podstatnú výhodu – jej rozmery.

Nákladná doprava má oproti osobnej jednu podstatnú výhodu – jej rozmery. Umožňujú umiestniť výkonné elektrárne kdekoľvek v aute. Navyše to len zvýši nosnosť a bežkosť. Čo sa týka toho, ako bude kamión vyzerať, ľudia tomu vždy nevenovali pozornosť.

Spomedzi parných kamiónov by som chcel vyzdvihnúť anglický Sentinel a sovietsky NAMI. Samozrejme, bolo mnoho ďalších, napríklad Foden, Fowler, Yorkshire. Ale práve Sentinel a NAMI sa ukázali ako najodolnejšie a vyrábali sa až do konca 50. rokov minulého storočia. Mohli pracovať na akomkoľvek tuhom palive – uhlie, drevo, rašelina. „Všežravá“ povaha týchto parných vozíkov ich postavila mimo vplyvu cien ropných produktov a umožnila ich použitie aj na ťažko dostupných miestach.

Ťažký robotník Sentinel s anglickým prízvukom

Tieto dva vozíky sa líšia nielen v krajine výroby. Rozdielne boli aj princípy umiestnenia parogenerátorov. Sentinely sa vyznačujú horným a spodným umiestnením parných strojov vzhľadom na kotol. Pri umiestnení navrchu dodával parogenerátor horúcu paru priamo do priestoru motora, ktorý bol s nápravami spojený sústavou kardanových hriadeľov. Keď bol parný stroj umiestnený dole, teda na podvozku, kotol zohrieval vodu a do motora privádzal paru trubicami, čo zaručovalo stratu teploty.

Sentinely sa vyznačujú horným a spodným umiestnením parných strojov vzhľadom na kotol.

Pre oba typy bola typická prítomnosť reťazového prevodu zo zotrvačníka parného stroja na kardany. To umožnilo konštruktérom zjednotiť výrobu Sentinelov v závislosti od zákazníka. Pre horúce krajiny, ako je India, sa vyrábali parné vozíky s nižším, oddeleným kotlom a motorom. Pre krajiny s chladnými zimami - s horným, kombinovaným typom.

Pre horúce krajiny, ako je India, sa vyrábali parné vozíky s nižším, oddeleným kotlom a motorom.

Tieto vozíky využívali množstvo osvedčených technológií. Parné distribučné cievky a ventily, jednočinné a dvojčinné motory, vysokotlakové alebo nízkotlakové, s prevodovkou alebo bez prevodovky. Životnosť anglických parných nákladných áut to však nepredĺžilo. Hoci sa vyrábali do konca 50. rokov 20. storočia a boli vo vojenskej službe aj pred 2. svetovou vojnou a počas nej, stále boli objemné a trochu pripomínali parné lokomotívy. A keďže sa o ich radikálnu modernizáciu nenašli záujemcovia, ich osud bol spečatený.

Hoci sa vyrábali do konca 50. rokov 20. storočia a boli vo vojenskej službe aj pred 2. svetovou vojnou a počas nej, stále boli objemné a trochu pripomínali parné lokomotívy.

Koho to zaujíma, ale nás – NÁS

Na oživenie vojnou zničeného hospodárstva Sovietskeho zväzu bolo potrebné nájsť spôsob, ako neplytvať ropnými zdrojmi aspoň na ťažko dostupných miestach – na severe krajiny a na Sibíri. Sovietski inžinieri dostali príležitosť študovať konštrukciu štvorvalcového priamočinného parného motora Sentinel namontovaného na hlave a vyvinúť svoju „odpoveď Chamberlainovi“.

V 30. rokoch sa ruské inštitúty a dizajnérske kancelárie opakovane pokúšali vytvoriť alternatívne nákladné vozidlo pre drevársky priemysel.

V 30. rokoch sa ruské inštitúty a dizajnérske kancelárie opakovane pokúšali vytvoriť alternatívne nákladné vozidlo pre drevársky priemysel. Ale zakaždým sa záležitosť zastavila v štádiu testovania. Pomocou vlastných skúseností a možnosti študovať zajaté parné vozidlá sa inžinierom podarilo presvedčiť vedenie krajiny o potrebe takéhoto parného nákladného vozidla. Benzín navyše stojí 24-krát viac ako uhlie. A o nákladoch na palivové drevo v tajge sa vôbec netreba zmieňovať.

Skupina dizajnérov pod vedením Yu.Shebalina maximálne zjednodušila parnú jednotku ako celok. Štvorvalcový motor a kotol spojili do jedného celku a umiestnili ho medzi karosériu a kabínu. Túto inštaláciu sme nainštalovali na podvozok sériového YaAZ (MAZ)-200. Práca pary a jej kondenzácia sa spojili v uzavretom cykle. Dodávka drevených ingotov z bunkra prebiehala automaticky.

Tak sa zrodil NAMI-012, respektíve na lesných cestách. Je zrejmé, že princíp zásobovania zásobníkom tuhého paliva a umiestnenie parného stroja na kamióne boli vypožičané z praxe zariadení na výrobu plynu.

Osud majiteľa lesov – NAMI-012

Vlastnosti domáceho parného valníka a nosiča dreva NAMI-012 boli nasledovné

• Nosnosť - 6 ton
• Rýchlosť - 45 km/h
• Dojazd bez tankovania je 80 km, ak by bolo možné doplniť zásoby vody, tak 150 km.
• Krútiaci moment pri nízkych rýchlostiach - 240 kgm, čo bolo takmer 5-krát viac ako základný YaAZ-200
• Kotol s prirodzenou cirkuláciou vytvoril tlak 25 atmosfér a priviedol paru na teplotu 420°C
• Zásoby vody bolo možné dopĺňať priamo z nádrže cez ejektory
• Celokovová kabína nemala kapotu a bola posunutá dopredu
• Otáčky boli riadené objemom pary v motore pomocou posuvnej/vypínacej páky. S jeho pomocou boli valce naplnené na 25/40/75%.
• Jedna spiatočka a tri ovládacie pedály.

Vážnymi nevýhodami parného auta bola spotreba 400 kg palivového dreva na 100 km jazdy a potreba zbaviť sa vody v kotli v chladnom počasí.

Vážnymi nevýhodami parného auta bola spotreba 400 kg palivového dreva na 100 km jazdy a potreba zbaviť sa vody v kotli v chladnom počasí. Ale hlavnou nevýhodou, ktorá bola prítomná v prvej vzorke, bola slabá schopnosť prechádzať terénom pri vyložení. Potom sa ukázalo, že predná náprava bola preťažená kabínou a parným agregátom, v porovnaní so zadnou. S touto úlohou sa vyrovnali inštaláciou modernizovanej parnej elektrárne na pohon všetkých kolies YaAZ-214. Teraz sa výkon nákladného auta na prepravu dreva NAMI-018 zvýšil na 125 koní.

Keďže sa však nestihol rozšíriť po celej krajine, nákladné autá na výrobu pary boli v druhej polovici 50-tych rokov minulého storočia zlikvidované.

Keďže sa však nestihol rozšíriť po celej krajine, nákladné autá na výrobu pary boli v druhej polovici 50-tych rokov minulého storočia zlikvidované. Avšak spolu s plynovými generátormi. Pretože náklady na prestavbu vozidiel, ekonomický dopad a jednoduchosť použitia boli náročné na prácu a sporné v porovnaní s benzínovými a naftovými nákladnými vozidlami. Navyše v tom čase sa už v Sovietskom zväze začala ťažiť ropa.

Rýchly a cenovo dostupný moderný parný automobil

Nemyslite si, že myšlienka auta poháňaného parou je navždy zabudnutá. V súčasnosti sa výrazne zvyšuje záujem o motory alternatívne k spaľovacím motorom na benzín a naftu. Svetové zásoby ropy nie sú neobmedzené. Áno, a náklady na ropné produkty neustále rastú. Konštruktéri sa tak veľmi snažili vylepšiť spaľovací motor, že ich nápady takmer dosiahli svoj limit.

Elektromobily, vodíkové autá, plynové a parné autá sa opäť stali horúcimi témami. Dobrý deň, zabudnuté 19. storočie!

V súčasnosti sa výrazne zvyšuje záujem o motory alternatívne k spaľovacím motorom na benzín a naftu.

Britský inžinier (opäť Anglicko!) predviedol nové schopnosti parného stroja. Svoj Inspuration vytvoril nielen preto, aby demonštroval relevantnosť áut poháňaných parou. Jeho duchovné dieťa je stvorené pre záznamy. 274 km/h – to je rýchlosť, ktorú zrýchli dvanásť kotlov nainštalovaných na 7,6-metrovom aute. Len 40 litrov vody stačí na to, aby skvapalnený plyn v priebehu chvíľky dostal teplotu pary na 400 °C. Len si pomyslite, histórii trvalo 103 rokov, kým prekonal rýchlostný rekord pre auto poháňané parou, ktorý vytvorila Rocket!

V modernom parnom generátore môžete použiť uhlie vo forme prášku alebo iné lacné palivo, napríklad vykurovací olej, skvapalnený plyn. To je dôvod, prečo parné autá vždy boli a budú obľúbené.

Ale pre budúcnosť šetrnú k životnému prostrediu je opäť potrebné prekonať odpor ropných lobistov.