Opravit 

První parní stroj vynalezl ruský vynálezce Polzunov I.I. Parní auto v 21. století? Je to skutečnější než kdy jindy Kdo vytvořil 1 parní stroj

V mysli většiny lidí ve věku chytrých telefonů jsou auta poháněná párou něčím archaickým, co vyvolává úsměv. Parní stránky historie automobilového průmyslu byly velmi světlé a bez nich si lze jen těžko představit moderní dopravu obecně. Bez ohledu na to, jak tvrdí skeptici z tvorby zákonů, stejně jako ropní lobbisté, rozdílné země omezit vývoj auta pro pár, podařilo se jim to jen na chvíli. Parní vůz je totiž jako Sfinga. Myšlenka auta pro pár (tedy na spalovací motor) je aktuální dodnes.

V mysli většiny lidí ve věku chytrých telefonů jsou auta poháněná párou něčím archaickým, co vyvolává úsměv.

V roce 1865 tedy v Anglii zavedli zákaz pohybu vysokorychlostních vozů s vlastním pohonem na páru. Měli zakázáno pohybovat se po městě rychleji než 3 km/h a nevypouštět obláčky páry, aby nevyplašili koně zapřažené do běžných vozů. Nejvážnější a nejcitelnější ranou pro parní vozy byl již v roce 1933 zákon o dani z těžkých vozidel. Teprve v roce 1934, kdy byla snížena cla na dovoz ropných produktů, se na obzoru rýsovalo vítězství benzinových a naftových motorů nad parními.

Jen v Anglii si mohli dovolit tak elegantním a chladnokrevným způsobem posmívat se pokroku. V USA, Francii, Itálii prostředí vynálezců-nadšenců doslova kypělo nápady a parní vůz získával nové tvary a vlastnosti. Přestože britští vynálezci významně přispěli k vývoji parních vozidel, zákony a předsudky úřadů jim nedovolily plně se zapojit do bitvy se spalovacím motorem. Ale pojďme mluvit o všem popořadě.

Prehistorický odkaz

Historie vývoje parního vozu je nerozlučně spjata s historií vzniku a zdokonalování parního stroje. Když v 1. století n. l. E. Heron of Alexandria navrhl svůj nápad nechat páru otáčet kovovou koulí, jeho nápad byl považován za nic víc než zábavu. Zda jiné nápady byly pro vynálezce vzrušující, ale první, kdo postavil parní kotel na kola, byl mnich Ferdinand Verbst. V roce 1672. Jeho "hračka" byla také považována za zábavu. Ale dalších čtyřicet let nebylo pro historii parního stroje marných.

Projekt samohybného kočáru Isaaca Newtona (1680), požárního aparátu mechanika Thomase Saveryho (1698) a atmosférického aparátu Thomase Newcomena (1712) prokázaly velký potenciál využití páry k výrobě mechanická práce. Nejprve parní stroje odčerpávaly vodu z dolů a zvedaly náklady, ale v polovině 18. století takové podniky v Anglii parní elektrárny už jich bylo několik stovek.

Co je to parní stroj? Jak může pára pohybovat koly? Princip parního stroje je jednoduchý. Voda se ohřívá v uzavřené nádrži do stavu páry. Pára je vypouštěna trubkami do uzavřeného válce a vytlačuje píst. Prostřednictvím mezilehlé ojnice je tento translační pohyb přenášen na hřídel setrvačníku.

Tento Kruhový diagram provoz parního kotle v praxi měl značné nevýhody.

První část páry vytryskla v klubech a ochlazený píst pod svou vlastní vahou šel dolů pro další cyklus. Toto schematické znázornění provozu parního kotle v praxi mělo značné nevýhody. Absence systému regulace tlaku páry často vedla k explozi kotle. Uvedení kotle do provozuschopného stavu zabralo spoustu času a paliva. Neustálé doplňování paliva a gigantická velikost parní elektrárny jen zvětšila seznam jejích nedostatků.

Nový stroj navrhl James Watt v roce 1765. Páru vytlačovanou pístem nasměroval do přídavné kondenzační komory a eliminoval tak nutnost neustále přidávat vodu do kotle. Nakonec v roce 1784 vyřešil problém, jak přerozdělit pohyb páry tak, aby tlačila píst v obou směrech. Díky cívce, kterou vytvořil, mohl parní stroj pracovat bez přerušení mezi cykly. Tento princip dvojčinného tepelného stroje tvořil základ většiny parní techniky.

nad stvořením parní stroje pracovalo mnoho chytrých lidí. Jde totiž o jednoduchý a levný způsob, jak získat energii téměř z ničeho.

Malá odbočka do historie vozů na parní pohon

Avšak bez ohledu na to, jak grandiózní byly úspěchy Britů v regionu, první, kdo postavil parní stroj na kola, byl Francouz Nicolas Joseph Cugno.

Cugnoův první parní vůz

Jeho auto se objevilo na silnicích v roce 1765. Rychlost kočárku byla rekordní - 9,5 km/h. Vynálezce v ní poskytl čtyři místa pro cestující, kteří se dali vzít s vánkem průměrná rychlost 3,5 km/h Tento úspěch se vynálezci zdál nedostatečný.

Nutnost zastavovat na doplnění vody a zapálení nového ohně na každém kilometru cesty nebyla výraznou nevýhodou, ale pouze úrovní tehdejší techniky.

Rozhodl se vynalézt tahač na zbraně. Zrodil se tedy tříkolový vůz s masivním kotlem vpředu. Nutnost zastavovat na doplnění vody a zapálení nového ohně na každém kilometru cesty nebyla výraznou nevýhodou, ale pouze úrovní tehdejší techniky.

Další model Cugno z modelu 1770 vážil asi jeden a půl tuny. Nový vozík dokázal přepravit asi dvě tuny nákladu rychlostí 7 km/h.

Maestro Cugno se více zajímal o myšlenku vytvoření vysokotlakého parního stroje. Nerozpakoval se ani tím, že kotel mohl vybuchnout. Byl to Cugno, kdo přišel s nápadem umístit topeniště pod kotel a nést „oheň“ s sebou. Jeho „káru“ lze navíc právem nazvat prvním kamionem. Rezignace patrona a série revolucí neumožnily mistrovi vyvinout model na plnohodnotný nákladní automobil.

Samouk Oliver Evans a jeho obojživelník

Myšlenka vytvoření parních strojů měla univerzální rozměry. V severoamerických státech vytvořil vynálezce Oliver Evans asi padesát parních elektráren založených na Wattově stroji. Ve snaze zmenšit rozměry instalace Jamese Watta navrhl parní stroje pro mlýny na mouku. Celosvětovou slávu však získal Oliver Evans svým obojživelným parním vozem. V roce 1789 jeho první automobil ve Spojených státech úspěšně prošel pozemními a vodními testy.

Na svůj obojživelník, který lze nazvat prototypem terénních vozidel, nainstaloval Evans stroj s tlakem páry deset atmosfér!

Devítimetrový auto-čln měl hmotnost asi 15 tun. Parní stroj poháněl zadní kola a vrtuli. Mimochodem Oliver Evans byl také zastáncem vzniku vysokotlakého parního stroje. Na svůj obojživelník, který lze nazvat prototypem terénních vozidel, nainstaloval Evans stroj s tlakem páry deset atmosfér!

Pokud by vynálezci 18. a 19. století měli na dosah technologii 21. století, dovedete si představit, s jakým množstvím technologií by přišli!? A jaká technologie!

XX století a 204 km/h na parním voze Stanley

Ano! 18. století dalo silný impuls rozvoji parní dopravy. Četné a rozmanité konstrukce samohybných parních vozíků začaly na silnicích Evropy a Ameriky stále více rozmělňovat vozy tažené koňmi. Začátkem 20. století se vozy na parní pohon výrazně rozšířily a staly se známým symbolem své doby. Stejně jako fotografie.

18. století dalo silný impuls rozvoji parní dopravy

Právě jejich fotografickou společnost bratři Stanleyové prodali, když se v roce 1897 rozhodli vážně zapojit do výroby parních vozů ve Spojených státech. Vytvořili dobře prodejné parní vozy. To jim ale k uspokojení jejich ambiciózních plánů nestačilo. Byli totiž jen jednou z mnoha takových automobilek. Tak to bylo, dokud nenavrhli svou „raketu“.

Právě jejich fotografickou společnost bratři Stanleyové prodali, když se v roce 1897 rozhodli vážně zapojit do výroby parních vozů ve Spojených státech.

Jasně, že auta Stanley měla slávu spolehlivé auto. Parní jednotka byla umístěna vzadu a kotel byl vytápěn pomocí kahanů na benzin nebo petrolej. Setrvačník dvojčinného parního dvouválcového motoru je natáčen k zadní nápravě pomocí řetězového pohonu. Ve Stanley Steamer nebyly zaznamenány žádné případy výbuchu kotlů. Ale potřebovali šplouchnutí.

Vozy Stanley měly samozřejmě pověst spolehlivého vozu.

Se svojí „raketou“ udělali rozruch po celém světě. 205,4 km/h v roce 1906! Nikdo nejel tak rychle! Automobil se spalovacím motorem tento rekord překonal až o 5 let později. Stanleyho překližková parou poháněná „raketa“ určovala tvar závodních vozů na mnoho let dopředu. Ale po roce 1917 Stanley Steamer stále více pociťoval konkurenci levného Fordu T a odešel do důchodu.

Unikátní parní vozy bratří Doble

Tato slavná rodina dokázala poskytnout slušnou odolnost benzinovým motorům až do začátku 30. let XX století. Nestavěli auta pro rekordy. Bratři své parní vozy opravdu milovali. Jinak jak jinak si vysvětlit jimi vymyšlený voštinový chladič a tlačítko zapalování? Jejich modely nebyly jako malé lokomotivy.

Bratři Abner a John způsobili revoluci v parní dopravě.

Bratři Abner a John způsobili revoluci v parní dopravě. Aby se jeho auto dalo do pohybu, nemuselo se 10–20 minut zahřívat. Tlačítko zapalování pumpovalo petrolej z karburátoru do spalovací komory. Dostal se tam po zapálení žhavicí svíčkou. Voda se zahřála během pár vteřin a po minutě a půl pára vytvořila potřebný tlak a mohlo se jet.

Odpadní pára byla poslána do chladiče ke kondenzaci a přípravě na následující cykly. Pro hladký nájezd 2000 km tedy vozy Doble potřebovaly pouze devadesát litrů vody v systému a několik litrů petroleje. Nikdo nemůže nabídnout takovou ziskovost! Možná to bylo na autosalonu v Detroitu v roce 1917, kdy se Stanley setkal s modelem bratří Dobleů a začal utlumovat jejich výrobu.

Model E se stal nejluxusnějším vozem druhé poloviny 20. let a nejnovější verzí parního vozu Doble. Kožený interiér, leštěné prvky ze dřeva a sloní kosti potěšily bohaté majitele uvnitř vozu. V takové kabině si člověk mohl užívat dojezd rychlostí až 160 km/h. Pouhých 25 sekund dělilo okamžik zážehu od okamžiku startu. Trvalo dalších 10 sekund, než auto o hmotnosti 1,2 tuny zrychlilo na 120 km/h!

Všechny tyto vysokorychlostní vlastnosti byly zakomponovány do čtyřválcového motoru. Dva písty byly vytlačeny párou o vysokém tlaku 140 atmosfér, zatímco další dva poslaly ochlazenou páru nízký tlak do voštinového kondenzátoru-radiátoru. Jenže v první polovině 30. let se tyto krásky bratří Doble přestaly vyrábět.

Parní vozy

Nesmíme však zapomínat, že v nákladní dopravě se rychle rozvíjela parní trakce. Právě ve městech parní vozy způsobily, že snobové začali být alergičtí. Zboží je ale nutné doručit za každého počasí a nejen do města. Co meziměstské autobusy a vojenská technika? S malými auty se tam nedá vystoupit.

Nákladní doprava má oproti osobním vozům jednu podstatnou výhodu – to jsou její rozměry.

Nákladní doprava má oproti osobním vozům jednu podstatnou výhodu – to jsou její rozměry. Umožňují umístit výkonné elektrárny kdekoli v autě. Navíc to jen zvýší nosnost a propustnost. A tomu, jak bude kamion vypadat, není vždy věnována pozornost.

Mezi parními vozy bych vyzdvihl anglický Sentinel a sovětský NAMI. Samozřejmě bylo mnoho dalších, jako Foden, Fowler, Yorkshire. Ale právě Sentinel a NAMI se ukázaly jako nejhouževnatější a vyráběly se až do konce 50. let minulého století. Mohly jet na jakékoli pevné palivo – uhlí, dřevo, rašelinu. Všežravost těchto parních náklaďáků je postavila mimo vliv cen ropy a umožnila také jejich použití na těžko dostupných místech.

Workoholik Santinel s anglickým přízvukem

Tyto dva vozíky se liší nejen zemí výroby. Rozdílné byly i zásady umístění parogenerátorů. Sentinely se vyznačují horním a spodním uspořádáním parních strojů vzhledem ke kotli. V horním místě přiváděl parogenerátor horkou páru přímo do motorové komory, která byla s mosty spojena soustavou kardanových hřídelí. Při nižším umístění parního stroje, tedy na podvozku, kotel ohříval vodu a potrubím přiváděl páru do motoru, což zaručovalo teplotní ztráty.

Sentinely se vyznačují horním a spodním uspořádáním parních strojů vzhledem ke kotli.

Pro oba typy byla typická přítomnost řetězového převodu ze setrvačníku parního stroje na kardany. To umožnilo konstruktérům sjednotit výrobu Sentinelů v závislosti na zákazníkovi. Pro horké země jako je Indie se vyráběly parní vozy s nižším, odděleným uspořádáním kotle a motoru. Pro země s chladnými zimami - s horním, kombinovaným typem.

Pro horké země jako je Indie se vyráběly parní vozy s nižším, odděleným uspořádáním kotle a motoru.

Na tyto vozy bylo použito mnoho osvědčených technologií. Cívky a parní distribuční ventily, jednočinné a dvoučinné motory, vysokotlaké nebo nízkotlaké, s převodovkou nebo bez převodovky. Životnost anglických parních vozů to však neprodloužilo. Přestože se vyráběly do konce 50. let 20. století a dokonce sloužily v armádě před 2. světovou válkou a během ní, byly stále objemné a trochu připomínaly parní lokomotivy. A protože se o jejich zásadní modernizaci nenašli zájemci, jejich osud byl zpečetěn.

Přestože se vyráběly do konce 50. let 20. století a dokonce sloužily v armádě před 2. světovou válkou a během ní, byly stále objemné a trochu připomínaly parní lokomotivy.

Komu co, a nám – NÁM

Pozvednout válkou zničenou ekonomiku Sovětský svaz, bylo nutné najít způsob, jak neplýtvat ropnými zdroji alespoň na těžko dostupných místech – na severu země a na Sibiři. Sovětští inženýři dostali příležitost prostudovat konstrukci Sentinelu s nadzemním čtyřválcovým přímočinným parním strojem a vyvinout vlastní „odpověď na Chamberlaina“.

Ve 30. letech se ruské instituty a projekční kanceláře opakovaně pokoušely vytvořit alternativní nákladní automobil pro dřevařský průmysl.

Ve 30. letech se ruské instituty a projekční kanceláře opakovaně pokoušely vytvořit alternativní nákladní automobil pro dřevařský průmysl. Ale pokaždé se případ zastavil ve fázi testování. S využitím vlastních zkušeností a možnosti studovat ukořistěná parní vozidla se inženýrům podařilo přesvědčit vedení země o potřebě takového parního vozu. Benzín navíc stojí 24krát více než uhlí. A s náklady na palivové dříví v tajze to obecně nemůžete zmínit.

Skupina designérů vedená Yu.Shebalinem maximálně zjednodušila parní jednotku jako celek. Do jednoho celku spojili čtyřválcový motor a kotel a umístili jej mezi karoserii a kabinu. Tuto instalaci jsme nasadili na podvozek sériového YaAZ (MAZ) -200. Práce páry a její kondenzace byly spojeny v uzavřeném cyklu. Přísun dřevěných ingotů z bunkru probíhal automaticky.

Tak se zrodil NAMI-012, lépe řečeno na terénní les. Princip zásobování pevným palivem v bunkru a umístění parního stroje na nákladním voze byl zjevně vypůjčen z praxe plynových generátorů.

Osud majitele lesů - NAMI-012

Vlastnosti parního domácího valníku a nosiče dřeva NAMI-012 byly následující

  • Nosnost - 6 tun
  • Rychlost - 45 km/h
  • Dojezd bez doplňování paliva - 80 km, pokud by bylo možné obnovit dodávku vody, pak 150 km
  • Točivý moment při nízkých rychlostech - 240 kgm, což bylo téměř 5krát vyšší než u základního YaAZ-200
  • Kotel s přirozenou cirkulací vytvořil tlak 25 atmosfér a přivedl páru na teplotu 420 °C
  • Prostřednictvím ejektorů bylo možné doplňovat zásoby vody přímo z nádrže
  • Celokovová kabina neměla kapotu a byla posunuta dopředu
  • Rychlost byla řízena množstvím páry v motoru pomocí posuvné/vypínací páky. S jeho pomocí byly válce naplněny z 25/40/75 %.
  • Jeden zpátečka a tři ovládací pedály.

Závažnými nedostatky parního vozu byla spotřeba 400 kg palivového dřeva na 100 km trati a nutnost zbavit se vody v kotli v chladném počasí.

Závažnými nedostatky parního vozu byla spotřeba 400 kg palivového dřeva na 100 km trati a nutnost zbavit se vody v kotli v chladném počasí. Ale hlavní nevýhodou, která byla přítomna v prvním vzorku, byla špatná průchodnost v nezatíženém stavu. Pak se ukázalo, že přední náprava byla přetížena kabinou a parním agregátem, oproti zadní. S tímto úkolem jsme se vyrovnali instalací modernizované parní elektrárny na pohon všech kol YaAZ-214. Nyní byl výkon nosiče dřeva NAMI-018 zvýšen na 125 koní.

Ale protože se nestačily rozšířit po celé zemi, všechny vozy s parogenerátory byly v druhé polovině 50. let minulého století zlikvidovány.

Ale protože se nestačily rozšířit po celé zemi, všechny vozy s parogenerátory byly v druhé polovině 50. let minulého století zlikvidovány. Nicméně společně s plynovými generátory. Protože náklady na přestavbu automobilů, ekonomický dopad a snadnost provozu byly ve srovnání s benzinovými a naftovými nákladními vozy náročné na práci a sporné. Navíc v té době již byla v Sovětském svazu zavedena těžba ropy.

Rychlý a cenově dostupný moderní parní vůz

Nemyslete si, že myšlenka auta poháněného párou je navždy zapomenuta. Nyní výrazně roste zájem o motory, které jsou alternativou ke spalovacím motorům na benzín a naftu. Světové zásoby ropy nejsou neomezené. Ano, a náklady na ropné produkty neustále rostou. Konstruktéři se tak moc snažili vylepšit spalovací motor, že jejich nápady téměř dosáhly svého limitu.

Elektromobily, vodíkové vozy, plynové generátory a parní vozy se opět staly horkými tématy. Dobrý den, zapomenuté 19. století!

Nyní výrazně roste zájem o motory, které jsou alternativou ke spalovacím motorům na benzín a naftu.

Britský inženýr (opět Anglie!) předvedl nové možnosti parního stroje. Svůj Inspuration vytvořil nejen proto, aby demonstroval význam parou poháněných vozů. Jeho duchovní dítě je stvořené pro záznamy. 274 km/h - to je rychlost, kterou urychluje dvanáct kotlů nainstalovaných na 7,6metrovém voze. Stačí 40 litrů vody zkapalněný plyn doslova v mžiku zvýšil teplotu páry na 400 °C. Jen si pomyslete, historii trvalo 103 let, než překonala rychlostní rekord pro vůz poháněný párou, který vytvořila Rocket!

V moderním vyvíječi páry můžete použít práškové uhlí nebo jiná levná paliva, jako je topný olej, zkapalněný plyn. Parní vozy proto vždy byly a budou oblíbené.

Aby ale přišla ekologická budoucnost, je opět nutné překonat odpor ropných lobbistů.

Všechny globální koncerny se připravují na zahájení hromadné výroby elektromobilů, které by měly nahradit páchnoucí auta se spalovacími motory. Kromě elektrického a benzínového motoru však lidstvo zná i parní stroje a zná je již několik staletí. Dnes si povíme o těchto nezaslouženě zapomenutých pomocníkech člověka.

19. století? Nebo snad první parní stroj vznikl v 18. století? Nehádejte, nehádejte. V prvním století před naším letopočtem, tzn. Před více než 2 tisíci lety vytvořil řecký inženýr Heron z Alexandrie první parní stroj v historii lidstva.

Motor byla koule, která se otáčela kolem své osy působením páry, která z ní vycházela. Je pravda, že staří Řekové měli potíže s pochopením podstaty procesu, takže vývoj této technologie zamrzl na téměř 1500 let ...

Hračka Emperor Steam

Ferdinand Verbst, člen jezuitské komunity v Číně, sestrojil první parní vůz kolem roku 1672 jako hračku pro čínského císaře. Vůz byl malých rozměrů a neunesl řidiče ani pasažéra, ale možná šlo o první fungující parní dopravu ("auto"). Byl to ale první parní vůz v historii lidstva, i když hračkový.

Newtonův projekt

Renomovaní vědci se také zabývali myšlenkou „jízdy“ na síle páry a vytvoření samohybného kočáru. Jeden slavný takový projekt byl projekt kočáru Isaaca Newtona. Osádku tvořil vůz vybavený parním kotlem s tryskou, přes kterou mohl řidič pomocí ventilu vypouštět páru a tím vůz rozptylovat. Velký vědec ale svůj projekt nikdy nerealizoval, Newtonův parní vůz zůstal na papíře.

Thomas Newckman a jeho stroj na čerpání podzemní vody

Prvním zařízením uvedeným do praxe byl Newckmanův motor. Brit Thomas Newckman navrhl parní stroj, který byl podobný moderním motorům. Válec a píst, který se v něm pohyboval vlivem tlaku páry. Pára se vyráběla v obrovském kotli, který neumožňoval použít tento stroj jiným způsobem jako stroj na čerpání podzemní vody.

James Watt

Skot James Watt se zavázal vylepšit Newksmanův vůz. Všiml si, že pro snížení spotřeby uhlí je nutné neustále udržovat ve válci vysoká teplota a ke stroji také připevnil kondenzátor, kde se shromažďovala odpadní pára, která se následně přeměnila na vodu a pomocí čerpadla byla opět poslána do kotle. To vše by umožnilo nasadit motor na rám a vytvořit první parní vůz, ale Watt považoval tento druh dopravy za nebezpečný a do dalšího vývoje se nepouštěl. Konstruktér navíc získal na svůj vůz patent, což se stalo překážkou pro další konstruktéry při práci na prvním parním voze.

Ještě ne auto, ale už vozík

Tvůrcem prvního samohybného vozidla byl Francouz Nicolas-Joseph Cugno. V roce 1769 vytvořil vynálezce tříkolový vůz – „malý vozík Cugno“, kterému se také říkalo „Fardier“. V pojetí autora mělo toto podivné vozidlo sloužit k přepravě zbraní. Ještě ne auto, ale už samojízdný vozík.

Jen Cugnov vozík měl spoustu chyb. Hmotnost motoru byla asi tuna, takže vozík sotva řídili dva lidé. Dalším nedostatkem malého vozíku Kunho se ukázala být malá rezerva chodu – pouhý jeden kilometr. Tankování v podobě vody v kotli, rozdělání ohně na silnici, kam byl kotel přemístěn, byly příliš dlouhé a složité procedury. Rychlost chtěla být také lepší, jen 4 km/h.

Ale i vozík měl své opodstatnění. Nosnost byla dvě tuny, což se velmi líbilo generálům francouzského velitelství, kteří Kunyu přidělili 20 tisíc franků na další práce na voze.

Projektant využil získané prostředky s výhodou a druhá verze vozíku se již pohybovala rychlostí až 5-7 kilometrů za hodinu a topeniště instalované pod kotlem umožňovalo udržovat teplotu na cestách a nezastavujte každých 15 minut, abyste zapálili oheň.

Tento zárodek budoucího vozu měl první nehodu v historii. Kolo vozíku se zaseklo a narazilo do zdi domu.

Navzdory Cugnovým úspěchům byla práce pozastavena z banálního důvodu: došly peníze. Vozík francouzského designéra se ale k naší radosti dochoval dodnes a my ho můžeme vidět na vlastní oči.

Roperovo parní kolo

Vynálezci byli ve stavu neustálého hledání. Pokud se Kuno pohyboval po cestě vytváření automobilu, pak se Američan Sylvester Howard Roper zavázal vytvořit budoucí motocykl. Správnější by bylo říci parní kolo.

Roper umístil parní stroj pod sedadlo, výstup páry byl proveden přímo za sedlem. Ovládání rychlosti se provádělo pomocí rukojeti na volantu. Odbočením od něj řidič zvýšil rychlost, otočil se do protisměru a bylo provedeno brzdění.

Roperovy výlety na prvním kole způsobily šok a rozhořčení ostatních, no, stejně jako nás teď pobouřily hlučné motorky. Roper si dokonce stěžoval na policii. Vynálezce před vězením a pokutou zachránila jen absence zákona, který by jízdu na správném kole zakazoval.

A stejně jako moderní motorkáři havaroval Roper, jedoucí na svém parním kole.

Parní obojživelník

Oruktor Amphibolos, první obojživelný stroj, byl vyvinut v roce 1804 americkým vynálezcem Oliverem Evansem. Trup ve tvaru člunu byl osazen 4 koly a lopatkovým kolem na zádi. Byl to gigantický stroj: devět metrů dlouhý a 15 tun vážící.

Omnibus Enterprise

Nevýhodou všech prvních parních strojů byla malá nosnost a malá rychlost. Koňské povozy (omnibusy) byly rychlejší než nejrychlejší parní stroj. Inženýři se vyrovnali s koňskými silami.

První vůz pro osm lidí navrhl Richard Trevithick. Richardovo auto ale investory nezajímalo. O třicet let později převzal vedení Walter Hancock a vytvořil první parní omnibus nazvaný Enterprise. Tuna vody, dvouválcový motor, rychlost 32 kilometrů v hodině a dojezd až 32 kilometrů. Dokonce umožnilo použití Enterprise jako užitkového vozu. A to už byl úspěch vynálezců – ulicemi projel první autobus.

První auto

První parní stroj, který nevypadal jako vozík s pánví, ale jako obyčejné auto, zkonstruovali bratři Abner a John Dobleovi. Dobleovo auto již mělo mnoho nám známých uzlů, ale o tom později.

Ještě jako student začal Abner v roce 1910 vyvíjet parní stroje ve své vlastní dílně. Co se bratrům podařilo, bylo snížit objem vody. Jak si vzpomínáte, Enterprise spotřebovala tunu vody. Model Doble na 90 litrů měl rezervu chodu až jeden a půl tisíce kilometrů. Bratři-vynálezci vybavili svá auta systémem automatického zapalování. Právě dnes otočíme klíčkem, abychom v motoru zapálili jiskru. Dobleův zapalovací systém vstřikoval petrolej do karburátoru, kde došlo k jeho zapálení a přivedení do komory pod kotlem. Potřebný tlak vodní páry byl na tehdejší dobu vytvořen za rekordních 90 sekund. 1,5 minuty a můžete vyrazit. Budete si říkat dlouho, ale parní stroje jiných konstruktérů se daly do pohybu za 10 a dokonce 30 minut.

Vystavený vzorek vozu Dolbov na výstavě v New Yorku vyvolal senzaci. Jen během výstavy bratři nasbírali objednávky na 5500 vozů. Ale pak začalo to první Světová válka, což způsobilo krizi a nedostatek kovu v zemi a výroba musela být na čas zapomenuta.

Po válce Doblesové představili veřejnosti nový a vylepšený model parního vozu. Potřebného tlaku v kotli bylo dosaženo za 23 sekund, rychlost byla 160 kilometrů za hodinu a za 10 sekund auto zrychlilo na 120 kilometrů za hodinu. Asi jedinou nevýhodou vozu byla jeho cena. Nereálné na ty časy 18 tisíc dolarů. Největší parní vůz v historii lidstva byl vyroben v nákladu pouhých 50 exemplářů.

Rychlejší pára

Znovu se bratři-vynálezci, tentokrát bratři Stanleyové, ujali stvoření auta na vařící se vodě. Jejich závodní auto bylo připraveno závodit v roce 1906. Na floridské pláži vůz zrychlil na 205,4 kilometrů za hodinu. Tehdy šlo o absolutní rekord, a to i pro vůz s benzinovým motorem. Tady je hrnec na kolečkách.

Bratry zastavilo až zranění jednoho z nich, které utrpěl v důsledku nehody na parobolidu. Rychlostní rekord auta bratří Stanleyů je nepřekonaný už více než sto let.

inspirace

Další rychlostní rekord byl stanoven 26. srpna 2009 na voze Inspiration. Automobil, spíše stíhačku, poháněly dvě turbíny, které se otáčely díky páře dodávané pod tlakem 40 barů z dvanácti vysoce účinných kotlů. Pod kapotou tohoto zařízení se skrývá 360 koní, což umožnilo zrychlit na 225 kilometrů v hodině.

ParoRusko

Parní auta samozřejmě nemohla projet kolem Ruska. Prvním domácím modelem pracujícím na uhlí a vodě v roce 1830 mohl být „Bystrokat“ Kazimira Yankeviče. Podle výpočtů konstruktéra mohl tento parní stroj zrychlit na rychlost 32 kilometrů za hodinu. Auto ale zůstalo na papíře.

První parní stroj vytvořil talentovaný ruský rolník Fjodor Blinov. V roce 1879 získal patent „na speciální přístrojový vůz s nekonečnými kolejnicemi pro přepravu zboží po dálnicích a polních cestách“. Později se tento vůz proměnil v housenkový parní traktor, který Blinov také naučil zatáčet kvůli rozdílu točivého momentu na každé z pásů. Ale nápad vynálezce nebyl oceněn, byla udělena pouze malá cena.

První ruské parní vozy se začaly vyrábět v moskevském závodě Dux. Ti, kdo sbírají retro modely, tento elegantní vůz Lokomobil znají.

„Auta vůbec nevydávají hluk, což se o benzínových stále říci nedá. Dokonce i elektromobily poháněné elektřinou, tou silou budoucnosti, vydávají více hluku (spíše bzučení) než parní auta Dux. Celý jeho mechanismus je tak jednoduchý a skladný, že se vejde pod sedadlo a nepotřebuje k umístění žádné vyčnívající díly, jako je čumák benzínových aut, nemá řazení, elektrické baterie, magneta, snadno rozbité svíčky, v slovo, vše, co je příčinou většiny poruch a problémů v benzínových autech, “napsal časopis Avtomobil na začátku minulého století.

Rychle se rozvíjející spalovací motory na benzín ukončily vývoj parních vozidel. Vynálezci se pokusili tuto technologii oživit, ale jejich nápady nenašly podporu.

Zájem o vodní páru, jako dostupný zdroj energie, se objevil spolu s prvními vědeckými poznatky starověku. Lidé se tuto energii snaží zkrotit už tři tisíciletí. Jaké jsou hlavní fáze této cesty? Čí úvahy a projekty naučily lidstvo vytěžit z toho maximální užitek?

Předpoklady pro vznik parních strojů

Potřeba mechanismů, které mohou usnadnit pracně náročné procesy, vždy existovala. Zhruba do poloviny 18. století k tomuto účelu sloužily větrné mlýny a vodní kola. Možnost využití větrné energie přímo závisí na rozmarech počasí. A aby bylo možné používat vodní kola, musely být továrny postaveny podél břehů řek, což není vždy pohodlné a účelné. A účinnost obou byla extrémně nízká. Byl potřeba zásadně nový motor, snadno ovladatelné a bez těchto nedostatků.

Historie vynálezu a zdokonalení parních strojů

Vytvoření parního stroje je výsledkem mnoha úvah, úspěchu a neúspěchu nadějí mnoha vědců.

Začátek cesty

První, jednotlivé projekty byly pouze zajímavými kuriozitami. Například, Archimedes postavil parní pistoli Volavka Alexandrijská využíval energii páry k otevírání dveří starověkých chrámů. A výzkumníci nacházejí poznámky o praktické aplikaci energie páry k ovládání dalších mechanismů v dílech Leonardo da Vinci.

Zvažte nejvýznamnější projekty na toto téma.

V 16. století vyvinul arabský inženýr Tagi al Din návrh primitivní parní turbíny. nicméně praktická aplikace neobdržela kvůli silnému rozptylu parního proudu přiváděného na lopatky turbínového kola.

Rychle vpřed do středověké Francie. Fyzik a talentovaný vynálezce Denis Papin se po mnoha neúspěšných projektech zastaví u následujícího návrhu: svislý válec byl naplněn vodou, nad nímž byl instalován píst.

Válec se zahřál, voda se vařila a odpařila. Expandující pára zvedla píst. Byl upevněn v horním bodě stoupání a očekávalo se, že se válec ochladí a pára bude kondenzovat. Po zkondenzování páry se ve válci vytvořilo vakuum. Píst, uvolněný z upevnění, se působením atmosférického tlaku dostal do vakua. Právě tento pád pístu měl sloužit jako pracovní zdvih.

Užitečný zdvih pístu byl tedy způsoben vytvořením vakua v důsledku kondenzace páry a vnějšího (atmosférického) tlaku.

Protože Papinův parní stroj stejně jako většina následujících projektů se jim říkalo parní-atmosférické stroje.

Tento design měl velmi významnou nevýhodu - nebyla zajištěna opakovatelnost cyklu. Denis přichází s myšlenkou získat páru ne ve válci, ale samostatně v parním kotli.

Denis Papin se do historie vzniku parních strojů zapsal jako vynálezce velmi důležitého detailu – parního kotle.

A jelikož začaly přijímat páru mimo válec, přešel i samotný motor do kategorie motorů s vnějším spalováním. Ale kvůli chybějícímu distribučnímu mechanismu, který by zajistil nepřetržitý provoz, tyto projekty jen stěží našly praktické uplatnění.

Nová etapa ve vývoji parních strojů

Asi 50 let se používá k čerpání vody v uhelných dolech. Parní čerpadlo Thomase Newcomena. Ten z velké části opakoval předchozí návrhy, ale obsahoval velmi důležité novinky - potrubí pro odvod zkondenzované páry a pojistný ventil pro odvod přebytečné páry.

Jeho významnou nevýhodou bylo, že válec musel být zahřátý před vstřikováním páry a poté ochlazen, než došlo ke kondenzaci. Potřeba takových motorů však byla tak vysoká, že i přes jejich zjevnou neefektivitu sloužily poslední kopie těchto strojů až do roku 1930.

V roce 1765 anglický mechanik James Watt, zabývající se vylepšením Newcomenova stroje, oddělil kondenzátor od parního válce.

Bylo možné udržovat válec neustále zahřátý. Účinnost stroje se okamžitě zvýšila. V následujících letech Watt svůj model výrazně vylepšil a vybavil jej zařízením pro přívod páry z jedné strany na druhou.

Tento stroj bylo možné použít nejen jako čerpadlo, ale také k pohonu různých obráběcích strojů. Watt získal patent na svůj vynález – kontinuální parní stroj. Začíná sériová výroba těchto strojů.

Na začátku 19. století pracovalo v Anglii přes 320 wattů parních strojů. Začaly je kupovat i další evropské země. To přispělo k výraznému nárůstu průmyslové výroby v mnoha průmyslových odvětvích, jak v Anglii samotné, tak v sousedních státech.

O dvacet let dříve než Watt v Rusku pracoval na projektu parního stroje altajský mechanik Ivan Ivanovič Polzunov.

Vedení továrny navrhlo, aby postavil jednotku, která by poháněla dmychadlo tavicí pece.

Stroj, který sestrojil, byl dvouválec a zajišťoval nepřetržitý chod zařízení k němu připojeného.

Po více než měsíci a půl úspěšné práci kotel začal unikat. Sám Polzunov v této době již nežil. Auto nebylo opraveno. A úžasný výtvor jediného ruského vynálezce byl zapomenut.

Kvůli tehdejší zaostalosti Ruska svět se o vynálezu I. I. Polzunova dozvěděl s velkým zpožděním ....

Pro pohon parního stroje je tedy nutné, aby pára generovaná parním kotlem, expandující, tlačila na píst nebo na lopatky turbíny. A pak se jejich pohyb přenesl na další mechanické části.

Využití parních strojů v dopravě

Navzdory tomu, že účinnost tehdejších parních strojů nepřesáhla 5 %, do konec XVIII století se začaly aktivně používat v zemědělství a dopravě:

  • ve Francii jezdí auto s parním strojem;
  • v USA začíná mezi městy Philadelphia a Burlington jezdit parník;
  • v Anglii byla předvedena železniční lokomotiva na parní pohon;
  • ruský rolník z provincie Saratov si nechal patentovat jím vyrobený housenkový traktor o výkonu 20 koní. S.;
  • Opakovaně byly činěny pokusy o stavbu letadla s parním motorem, ale bohužel malý výkon těchto agregátů při velké hmotnosti letounu tyto pokusy ztroskotal.

Koncem 19. století ustoupily parní stroje, které sehrály svou roli v technickém pokroku společnosti, elektromotorům.

Parní zařízení v XXI století

S nástupem nových zdrojů energie ve 20. a 21. století se opět objevuje potřeba využití energie páry. Parní turbíny se stávají nedílnou součástí jaderných elektráren. Pára, která je pohání, se získává z jaderného paliva.

Tyto turbíny jsou také široce používány v kondenzačních tepelných elektrárnách.

V řadě zemí se provádějí experimenty na získávání páry díky solární energii.

Nezapomíná se ani na pístové parní stroje. V horských oblastech jako lokomotiva parní lokomotivy se stále používají.

Tito spolehliví pracovníci jsou bezpečnější a levnější. Nepotřebují elektrické vedení a palivo - dřevo a levné uhlí - jsou vždy po ruce.

Moderní technologie umožňují zachytit až 95 % emisí do atmosféry a zvýšit účinnost až o 21 %, takže se lidé rozhodli, že se s nimi zatím neloučí a pracují na nové generaci parních lokomotiv.

Pokud by vám tato zpráva byla užitečná, rád vás uvidím

Parní stroje se používaly jako hnací motor v čerpacích stanicích, lokomotivách, na parních lodích, traktorech, parních vozech a dalších vozidlech. Parní stroje přispěly k širokému komerčnímu využití strojů v podnicích a byly energetickým základem průmyslové revoluce 18. století. Parní stroje byly později nahrazeny spalovacími motory, parními turbínami, elektromotory a jadernými reaktory, které jsou účinnější.

Parní stroj v akci

vynález a vývoj

První známé zařízení na parní pohon popsal Heron Alexandrijský v prvním století, tzv. „Valavčí koupel“ nebo „aeolipil“. Pára vycházející tangenciálně z trysek upevněných na kouli způsobila, že se koule otáčí. Předpokládá se, že přeměna páry na mechanický pohyb byla známa v Egyptě v období římské nadvlády a byla používána v jednoduchých zařízeních.

První průmyslové motory

Žádné z popsaných zařízení nebylo ve skutečnosti použito jako prostředek k řešení užitečných problémů. Prvním parním strojem použitým ve výrobě byl „požární stroj“, navržený anglickým vojenským inženýrem Thomasem Saverym v roce 1698. Savery získal patent na své zařízení v roce 1698. Bylo to pístové parní čerpadlo a zjevně nepříliš účinné, protože teplo páry se ztrácelo při každém ochlazení nádoby, a v provozu docela nebezpečné, protože kvůli vysokému tlaku páry se nádrže a potrubí motoru někdy explodoval. Vzhledem k tomu, že toto zařízení bylo možné použít jak k otáčení kol vodního mlýna, tak k čerpání vody z dolů, nazval jej vynálezce „horníkův přítel“.

Poté anglický kovář Thomas Newcomen v roce 1712 předvedl svůj „atmosférický motor“, což byl první parní stroj, po kterém mohla být komerční poptávka. Jednalo se o vylepšení Saveryho parního stroje, ve kterém Newcomen podstatně snížil provozní tlak páry. Newcomen mohl vycházet z popisu Papinových experimentů pořádaných Královskou společností v Londýně, ke kterým mohl mít přístup prostřednictvím člena společnosti, Roberta Hooka, který spolupracoval s Papinem.

Schéma parního stroje Newcomen.
– Pára je zobrazena fialově, voda modře.
– Otevřete ventily zobrazeno v zeleném, uzavřený - červený

První aplikací motoru Newcomen bylo čerpání vody z hlubinného dolu. V důlním čerpadle bylo vahadlo spojeno s tyčí, která se spouštěla ​​do dolu do čerpací komory. Vratné pohyby tahu se přenášely na píst čerpadla, které přivádělo vodu nahoru. Ventily raných motorů Newcomen se otevíraly a zavíraly ručně. Prvním vylepšením byla automatizace ventilů, které byly poháněny samotným strojem. Legenda vypráví, že toto vylepšení provedl v roce 1713 chlapec Humphrey Potter, který musel otevírat a zavírat ventily; když ho to omrzelo, svázal držadla ventilů provazy a šel si hrát s dětmi. V roce 1715 byl již vytvořen pákový ovládací systém, poháněný mechanismem samotného motoru.

První dvouválcový vakuový parní stroj v Rusku zkonstruoval mechanik I.I. Polzunov v roce 1763 a postavil ho v roce 1764 pro pohon dmychadel v továrnách Barnaul Kolyvano-Voskresensky.

Humphrey Gainsborough sestrojil v 60. letech 18. století modelový kondenzátorový parní stroj. V roce 1769 si skotský mechanik James Watt (možná čerpající z Gainsboroughových myšlenek) patentoval první významná vylepšení Newcomenova vakuového motoru, díky kterému byl mnohem účinnější. Wattův příspěvek spočíval v oddělení kondenzační fáze vakuového motoru v samostatné komoře, zatímco píst a válec měly teplotu páry. Watt přidal k motoru Newcomen několik dalších důležitých detailů: umístil píst dovnitř válce k vytlačování páry a převedl vratný pohyb pístu na rotační pohyb hnacího kola.

Na základě těchto patentů sestrojil Watt v Birminghamu parní stroj. V roce 1782 byl Wattův parní stroj více než 3krát účinnější než Newcomenův. Zlepšení účinnosti Wattova motoru vedlo k využití parní energie v průmyslu. Wattův motor navíc na rozdíl od motoru Newcomen umožňoval přenášet rotační pohyb, zatímco u raných modelů parních strojů byl píst spojen s vahadlem, a nikoli přímo s ojnicí. Tento motor měl již hlavní rysy moderních parních strojů.

Dalším zvýšením účinnosti bylo použití vysokotlaké páry (Američan Oliver Evans a Angličan Richard Trevithick). R. Trevithick úspěšně postavil vysokotlaké průmyslové jednodobé motory, známé jako „cornishové motory“. Pracovaly při 50 psi nebo 345 kPa (3 405 atmosfér). S rostoucím tlakem však hrozilo i větší nebezpečí výbuchů strojů a kotlů, což zpočátku vedlo k četným nehodám. Z tohoto pohledu byl nejdůležitějším prvkem vysokotlakého stroje pojistný ventil, který uvolňoval přetlak. Spolehlivý a bezpečný provoz začala teprve shromažďováním zkušeností a standardizací postupů při stavbě, provozu a údržbě zařízení.

Francouzský vynálezce Nicolas-Joseph Cugnot předvedl v roce 1769 první funkční samohybné parní vozidlo: „fardier à vapeur“ (parní vozík). Možná lze jeho vynález považovat za první automobil. Samojízdný parní traktor se ukázal jako velmi užitečný jako mobilní zdroj mechanické energie, který uváděl do pohybu další zemědělské stroje: mlátičky, lisy atd. V roce 1788 již po řece projížděl parní člun postavený Johnem Fitchem. Řeka Delaware mezi Philadelphií (Pennsylvánie) a Burlingtonem (stát New York). Na palubu zvedl 30 cestujících a jel rychlostí 7-8 mil za hodinu. Parník J. Fitche nebyl komerčně úspěšný, protože jeho trase konkurovala dobrá pozemní silnice. V roce 1802 postavil skotský inženýr William Symington konkurenční parník a v roce 1807 použil americký inženýr Robert Fulton Wattův parní stroj k pohonu prvního komerčně úspěšného parníku. 21. února 1804 byla v železárnách Penydarren v Merthyr Tydfil v jižním Walesu vystavena první železniční parní lokomotiva s vlastním pohonem, postavená Richardem Trevithickem.

Pístové parní stroje

Pístové motory využívají páru k pohybu pístu v utěsněné komoře nebo válci. Vratný pohyb pístu může být mechanicky převeden na lineární pohyb u pístových čerpadel nebo na rotační pohyb pro pohon rotujících částí obráběcích strojů nebo kol vozidel.

vakuové stroje

Brzy parní stroje byly nazývány nejprve “požární motory”, a také “atmosférický” nebo “kondenzační” Watt motory. Fungovaly na vakuovém principu a jsou proto známé také jako „vakuové motory“. Takové stroje fungovaly pro pohon pístových čerpadel, každopádně neexistuje žádný důkaz, že byly používány k jiným účelům. Při provozu parního stroje vakuového typu je na začátku cyklu vpuštěna do pracovní komory nebo válce nízkotlaká pára. Vstupní ventil se poté uzavře a pára se ochladí a kondenzuje. U motoru Newcomen je chladicí voda rozstřikována přímo do válce a kondenzát uniká do sběrače kondenzátu. Tím se ve válci vytvoří vakuum. Atmosférický tlak v horní části válce tlačí na píst a způsobuje jeho pohyb dolů, tj. výkonový zdvih.

Neustálé chlazení a dohřívání pracovního válce stroje bylo velmi nehospodárné a neefektivní, nicméně tyto parní stroje umožňovaly čerpat vodu z větší hloubky, než bylo možné před jejich objevením. V roce se objevila verze parního stroje, kterou vytvořil Watt ve spolupráci s Matthew Boultonem, jejíž hlavní inovací bylo odstranění kondenzačního procesu ve speciální oddělené komoře (kondenzátoru). Tato komora byla umístěna do studené vodní lázně a připojena k válci trubicí uzavřenou ventilem. Ke kondenzační komoře byla připevněna speciální malá vývěva (prototyp vývěvy na kondenzát), poháněná vahadlem a sloužící k odvodu kondenzátu z kondenzátoru. Výsledný horká voda byla dodávána speciálním čerpadlem (prototyp napájecího čerpadla) zpět do kotle. Další radikální novinkou bylo uzavření horního konce pracovního válce, na jehož vrcholu byla nyní nízkotlaká pára. Stejná pára byla přítomna v dvojitém plášti válce, udržovala si konstantní teplotu. Při pohybu pístu vzhůru byla tato pára převáděna speciálními trubkami do spodní části válce, aby při dalším zdvihu zkondenzovala. Stroj ve skutečnosti přestal být „atmosférický“ a jeho výkon nyní závisel na tlakovém rozdílu mezi nízkotlakou párou a vakuem, které bylo možné získat. U parního stroje Newcomen byl píst mazán malým množstvím vody nalité na jeho vrch, u Wattova motoru to bylo nemožné, protože nyní byla v horní části válce pára, bylo nutné přejít na mazání pomocí směs tuku a oleje. Stejné mazivo bylo použito v ucpávce tyče válců.

Vakuové parní stroje, přes zřejmá omezení jejich účinnosti, byly relativně bezpečné, využívaly nízkotlakou páru, což bylo zcela v souladu s obecně nízkou úrovní technologie kotlů 18. století. Výkon stroje byl omezen nízkým tlakem páry, velikostí válce, rychlostí spalování paliva a vypařování vody v kotli a velikostí kondenzátoru. Maximální teoretická účinnost byla omezena relativně malým teplotním rozdílem na obou stranách pístu; vyrobila vakuové stroje určené pro průmyslové využití příliš velké a drahé.

Komprese

Výstupní otvor válce parního stroje se poněkud uzavře dříve, než píst dosáhne své koncové polohy, přičemž ve válci zůstane část výfukové páry. To znamená, že v cyklu provozu dochází ke kompresní fázi, která tvoří tzv. „parní polštář“, který zpomaluje pohyb pístu v jeho krajních polohách. Eliminuje také náhlý pokles tlaku na samém začátku sací fáze, kdy čerstvá pára vstupuje do válce.

Záloha

Popsaný efekt „parního polštáře“ je umocněn i tím, že nasávání čerstvé páry do válce začíná o něco dříve, než píst dosáhne své krajní polohy, tedy dochází k určitému předstihu sání. Tento předstih je nutný k tomu, aby předtím, než píst zahájí svůj pracovní zdvih působením čerstvé páry, měla pára čas vyplnit mrtvý prostor, který vznikl v důsledku předchozí fáze, tedy sací a výfukové kanály a objem válce nevyužitý pro pohyb pístu.

jednoduché prodloužení

Jednoduchá expanze předpokládá, že pára funguje pouze tehdy, když expanduje ve válci, a výfuková pára se uvolňuje přímo do atmosféry nebo vstupuje do speciálního kondenzátoru. Zbytkové teplo páry je pak možné využít například k vytápění místnosti nebo vozidla a také k předehřevu vody vstupující do kotle.

Sloučenina

Při procesu expanze ve válci vysokotlakého stroje klesá teplota páry úměrně k její expanzi. Protože nedochází k výměně tepla (adiabatický proces), ukazuje se, že pára vstupuje do válce s vyšší teplotou, než z něj vychází. Takové teplotní výkyvy ve válci vedou ke snížení účinnosti procesu.

Jeden ze způsobů, jak se s tímto teplotním rozdílem vypořádat, navrhl v roce 1804 anglický inženýr Arthur Wolfe, který si nechal patentovat Vysokotlaký směsný parní stroj Wulff. U tohoto stroje se vysokoteplotní pára z parního kotle dostávala do vysokotlakého válce a následně v něm odváděná pára o nižší teplotě a tlaku vstupovala do nízkotlakého válce (nebo válců). Tím se snížil teplotní rozdíl v každém válci, což obecně snížilo teplotní ztráty a zlepšilo celkovou účinnost parního stroje. Nízkotlaká pára měla větší objem, a proto vyžadovala větší objem válce. Proto u složených strojů měly nízkotlaké válce větší průměr (a někdy i delší) než vysokotlaké válce.

Toto uspořádání je také známé jako "dvojitá expanze", protože expanze páry probíhá ve dvou fázích. Někdy byl jeden vysokotlaký válec spojen se dvěma nízkotlakými válci, takže vznikly tři přibližně stejně velké válce. Takové schéma bylo snazší vyvážit.

Dvouválcové míchací stroje lze klasifikovat jako:

  • Křížová směs- Válce jsou umístěny vedle sebe, jejich kanály pro vedení páry jsou překřížené.
  • Tandemová směs- Válce jsou uspořádány v sérii a používají jednu tyč.
  • Úhlová sloučenina- Válce jsou vůči sobě pod úhlem, obvykle 90 stupňů, a fungují na jednu kliku.

Po 80. letech 19. století se složené parní stroje rozšířily ve výrobě a dopravě a staly se prakticky jediným typem používaným na parních člunech. Jejich použití na parních lokomotivách nebylo tak rozšířené, protože se ukázaly jako příliš složité, mimo jiné kvůli obtížným provozním podmínkám parních strojů v železniční dopravě. Přestože se složené lokomotivy nikdy nestaly fenoménem hlavního proudu (zejména ve Spojeném království, kde byly velmi vzácné a po třicátých letech se vůbec nepoužívaly), v několika zemích si získaly určitou popularitu.

Vícenásobné rozšíření

Zjednodušené schéma trojnásobného expanzního parního stroje.
Vysokotlaká pára (červená) z kotle prochází strojem a opouští kondenzátor pod nízkým tlakem (modrá).

Logickým vývojem složeného schématu bylo přidání dalších expanzních stupňů, které zvýšily efektivitu práce. Výsledkem bylo schéma vícenásobné expanze známé jako trojité nebo dokonce čtyřnásobné expanzní stroje. Takové parní stroje využívaly řadu dvojčinných válců, jejichž objem se s každým stupněm zvětšoval. Někdy se místo zvětšení objemu nízkotlakých lahví použilo zvýšení jejich počtu, stejně jako u některých složených strojů.

Na obrázku vpravo je v provozu trojitý expanzní parní stroj. Pára proudí strojem zleva doprava. Ventilový blok každého válce je umístěn vlevo od odpovídajícího válce.

Vzhled tohoto typu parních strojů se stal zvláště relevantním pro flotilu, protože požadavky na velikost a hmotnost lodních motorů nebyly příliš přísné, a co je nejdůležitější, takové schéma usnadnilo použití kondenzátoru, který vrací výfukovou páru ve formě čerstvou vodu zpět do kotle (pro napájení kotlů nebylo možné použít slanou mořskou vodu). Pozemní parní stroje obvykle neměly problémy s dodávkou vody, a proto mohly vypouštět výfukovou páru do atmosféry. Proto pro ně bylo takové schéma méně relevantní, zejména s ohledem na jeho složitost, velikost a váhu. Nadvláda vícenásobných expanzních parních strojů skončila až s příchodem a rozšířením parních turbín. Moderní parní turbíny však využívají stejný princip rozdělování proudu do vysokotlakých, středotlakých a nízkotlakých válců.

Parní stroje s přímým prouděním

Průtokové parní stroje vznikly jako výsledek pokusu překonat jednu nevýhodu parních strojů s tradičním rozvodem páry. Faktem je, že pára v běžném parním stroji neustále mění svůj směr pohybu, protože pro vstup i výstup páry se používá stejné okno na každé straně válce. Když výfuková pára opouští válec, ochlazuje jeho stěny a parní distribuční kanály. Čerstvá pára tedy spotřebuje určitou část energie na jejich ohřev, což vede k poklesu účinnosti. Průtočné parní stroje mají přídavný port, který se na konci každé fáze otevírá pístem a kterým pára opouští válec. To zlepšuje účinnost stroje, protože pára se pohybuje jedním směrem a teplotní gradient stěn válce zůstává víceméně konstantní. Průtočné stroje s jediným rozšířením vykazují přibližně stejnou účinnost jako kombinované stroje s konvenčním rozvodem páry. Navíc mohou pracovat při vyšších otáčkách, a proto se před nástupem parních turbín často používaly k pohonu elektrocentrál, které vyžadovaly vysoké otáčky.

Průtočné parní stroje jsou jednočinné nebo dvojčinné.

Parní turbíny

Parní turbína je série točivých disků upevněných na jedné ose, nazývaných rotor turbíny, a série pevných disků, které se s nimi střídají, upevněných na základně, nazývané stator. Kotouče rotoru mají na vnější straně lopatky, k těmto lopatkám je přiváděna pára a roztáčí disky. Kotouče statoru mají podobné lopatky nastavené v opačných úhlech, které slouží k přesměrování proudu páry na následující kotouče rotoru. Každý rotorový kotouč a jemu odpovídající statorový kotouč se nazývá turbínový stupeň. Počet a velikost stupňů každé turbíny se volí tak, aby se maximalizovala užitečná energie páry rychlosti a tlaku, která je do ní dodávána. Odpadní pára opouštějící turbínu vstupuje do kondenzátoru. Turbíny se točí velmi vysokými otáčkami, a proto se při přenosu výkonu na jiná zařízení běžně používají speciální převody s nižším stupněm poklesu. Turbíny navíc nemohou měnit svůj směr otáčení a často vyžadují další zpětné mechanismy (někdy se používají další stupně zpětného otáčení).

Turbíny přeměňují energii páry přímo na rotaci a nevyžadují další mechanismy pro přeměnu vratného pohybu na rotaci. Turbíny jsou navíc kompaktnější než pístové stroje a mají konstantní sílu na výstupní hřídel. Protože turbíny mají víc jednoduchý design mají tendenci vyžadovat méně údržby.

Jiné typy parních strojů

aplikace

Parní stroje lze klasifikovat podle jejich použití takto:

Stacionární stroje

parní buchar

Parní stroj ve starém cukrovaru na Kubě

Stacionární parní stroje lze podle způsobu použití rozdělit do dvou typů:

  • Stroje s proměnným výkonem, mezi které patří válcovací stolice, parní navijáky a podobná zařízení, která se musí často zastavovat a měnit směr.
  • Pohánějí stroje, které se málokdy zastaví a nemusí měnit směr otáčení. Patří mezi ně výkonové motory v elektrárnách, stejně jako průmyslové motory používané v továrnách, továrnách a lanových drahách před rozšířeným používáním elektrické trakce. Motory nízký výkon používané na modelech lodí a ve speciálních zařízeních.

Parní naviják je v podstatě stacionární motor, ale namontovaný základový rám aby se to dalo posunout. Lze jej zajistit lankem ke kotvě a vlastním tahem přesunout na nové místo.

Přepravní vozidla

K pohonu sloužily parní stroje různé typy vozidla, včetně:

  • Pozemní vozidla:
  • Parní letadlo.

V Rusku první provozní parní lokomotivu postavili E. A. a M. E. Čerepanov v závodě Nižnij Tagil v roce 1834 pro přepravu rudy. Vyvinul rychlost 13 mil za hodinu a nesl více než 200 liber (3,2 tuny) nákladu. Délka první dráhy byla 850 m.

Výhody parních strojů

Hlavní výhodou parních strojů je, že mohou využít téměř jakýkoli zdroj tepla k jeho přeměně na mechanickou práci. To je odlišuje od spalovacích motorů, z nichž každý typ vyžaduje použití specifického druhu paliva. Tato výhoda je nejvíce patrná při využití jaderné energie, protože jaderný reaktor není schopen vyrábět mechanickou energii, ale pouze vyrábí teplo, které se využívá k výrobě páry, která pohání parní stroje (obvykle parní turbíny). Kromě toho existují další zdroje tepla, které nelze použít ve spalovacích motorech, např. solární energie. Zajímavým směrem je využití energie rozdílu teplot Světového oceánu v různých hloubkách.

Podobné vlastnosti mají i další typy motorů s vnějším spalováním, např. Stirlingův motor, který dokáže poskytnout velmi vysokou účinnost, ale je výrazně větší a těžší než moderní typy parních strojů.

Parní lokomotivy fungují dobře ve vysokých nadmořských výškách, protože jejich účinnost neklesá kvůli nízké hladině atmosférický tlak. Parní lokomotivy se stále používají v horských oblastech Latinské Ameriky, a to i přesto, že v nížinách je již dávno vytlačily modernější typy lokomotiv.

Ve Švýcarsku (Brienz Rothhorn) a Rakousku (Schafberg Bahn) se osvědčily nové parní lokomotivy využívající suchou páru. Tento typ parní lokomotivy byl vyvinut na základě modelů Swiss Locomotive and Machine Works (SLM) s mnoha moderními vylepšeními jako je použití válečkových ložisek, moderní tepelná izolace, spalování lehkých ropných frakcí jako paliva, vylepšené parovody atd. . Díky tomu mají tyto lokomotivy o 60 % nižší spotřebu paliva a výrazně nižší nároky na údržbu. Ekonomické kvality takových lokomotiv jsou srovnatelné s moderními dieselovými a elektrickými lokomotivami.

Parní lokomotivy jsou navíc výrazně lehčí než dieselové a elektrické lokomotivy, což platí zejména pro těžbu. železnice. Charakteristickým rysem parních strojů je, že nepotřebují převodovku, která přenáší sílu přímo na kola.

Účinnost

Koeficient výkonu (COP) tepelného motoru lze definovat jako poměr užitečné mechanické práce k množství tepla spotřebovaného v palivu. Zbytek energie se uvolní do životní prostředí ve formě tepla. Účinnost tepelného motoru je

, Článek zveřejněn 19.05.2014 5:36 Naposledy upraveno 19.5.2014 5:58

Historie vývoje parního stroje je dostatečně podrobně popsána v tomto článku. Zde jsou nejznámější řešení a vynálezy z dob 1672-1891.

První práce.

Začněme tím, že ještě v sedmnáctém století se pára začala považovat za prostředek k pohonu, prováděly se s ní všemožné pokusy a až v roce 1643 Evangelista Torricelli objevil silové působení tlaku páry. Christian Huygens o 47 let později zkonstruoval první energetický stroj poháněný výbuchem střelného prachu ve válci. Byl to první prototyp spalovacího motoru. Na podobném principu je uspořádán stroj na příjem vody opata Otfeye. Brzy se Denis Papin rozhodl nahradit sílu výbuchu méně silnou silou páry. V roce 1690 postavil první parní stroj, také známý jako parní kotel.

Skládal se z pístu, který se pomocí vroucí vody ve válci pohyboval nahoru a následným ochlazením zase klesal - tak vznikala síla. Celý proces probíhal takto: pod válec, který současně plnil funkci kotle, byla umístěna pec; když byl píst v horní poloze, pec se posunula zpět, aby se usnadnilo chlazení.

Později dva Angličané, Thomas Newcomen a Cowley, jeden kovář a druhý sklenář, vylepšili systém tím, že oddělili bojler a válec a přidali nádrž se studenou vodou. Tento systém fungoval pomocí ventilů nebo kohoutků, jednoho pro páru a druhého pro vodu, které se střídavě otevíraly a zavíraly. Poté Angličan Bayton přestavěl ovládání ventilů na skutečně taktované.

Využití parních strojů v praxi.

Newcomenův stroj se brzy stal známým všude a zejména byl vylepšen dvojčinným systémem vyvinutým Jamesem Wattem v roce 1765. Nyní Parní motor Ukázalo se, že je dostatečně kompletní pro použití ve vozidlech, i když vzhledem ke své velikosti byl vhodnější pro stacionární instalace. Watt nabídl své vynálezy také průmyslu; stavěl také stroje pro textilní továrny.

První parní stroj používaný jako dopravní prostředek vynalezl Francouz Nicolas Joseph Cugnot, inženýr a amatérský vojenský stratég. V roce 1763 nebo 1765 vytvořil vůz, který dokázal přepravit čtyři cestující průměrnou rychlostí 3,5 a maximální 9,5 km/h. Po prvním pokusu následoval druhý - objevilo se auto na převoz zbraní. Testovala ho samozřejmě armáda, ale kvůli nemožnosti dlouhodobého provozu (nepřetržitý cyklus nového stroje nepřesáhl 15 minut) se vynálezce podpory úřadů a finančníků nedočkal. Mezitím se v Anglii parní stroj zdokonaloval. Po několika neúspěšných Wattových pokusech Moora, Williama Murdocha a Williama Symingtona se objevilo kolejové vozidlo Richarda Travisicka, které objednalo Welsh Colliery. Na svět přišel aktivní vynálezce: z podzemních dolů se dostal na zem a v roce 1802 dal lidstvu mocný auto, dosahující rychlosti 15 km/h na rovině a 6 km/h ve stoupání.

Náhled – kliknutím zvětšíte.

Vozidla poháněná trajektem byla také stále více používána ve Spojených státech: Nathan Reed v roce 1790 překvapil obyvatele Philadelphie svým model parního auta. Ještě více se však proslavil jeho krajan Oliver Evans, který o čtrnáct let později vynalezl obojživelné vozidlo. Po napoleonských válkách, během kterých se neprováděly „automobilové experimenty“, se znovu začalo pracovat na vynález a zdokonalení parního stroje. V roce 1821 mohl být považován za dokonalý a docela spolehlivý. Od té doby každý krok vpřed na poli vozidel na parní pohon rozhodně přispěl k vývoji vozidel budoucnosti.

V roce 1825 zorganizoval Sir Goldsworth Gurney na 171 km dlouhém úseku z Londýna do Bathu první linku pro cestující. Používal přitom jím patentovaný kočár, který měl parní stroj. To byl začátek éry rychlíkových silničních povozů, které však v Anglii zmizely, ale rozšířily se v Itálii a Francii. Podobná vozidla dosáhla nejvyšší rozvoj s výskytem v roce 1873 "Curts" od Amede Balle o hmotnosti 4500 kg a "Mansel" - kompaktnější, vážící něco málo přes 2500 kg a dosahující rychlosti 35 km / h. Oba byly předchůdci techniky, která se stala charakteristickou pro první „skutečné“ vozy. I přes vysokou rychlost účinnost parního stroje byl velmi malý. Bolle byl ten, kdo si nechal patentovat první dobře fungující systém řízení, uspořádal ovládání a ovládání tak dobře, že to na palubní desce vidíme dodnes.

Náhled – kliknutím zvětšíte.

Navzdory obrovskému pokroku v oblasti spalovacích motorů parní pohon stále zajišťoval rovnoměrnější a plynulejší chod stroje, a proto měl mnoho příznivců. Stejně jako Bollet, který postavil další lehká auta, jako Rapide v roce 1881 s rychlostí 60 km/h, Nouvelle v roce 1873, který měl přední nápravu s nezávislým zavěšením kol, Leon Chevrolet uvedl na trh v letech 1887 až 1907 několik vozů s lehký a kompaktní parní generátor, který si nechal v roce 1889 patentovat. Společnost De Dion-Bouton, založená v Paříži v roce 1883, prvních deset let své existence vyráběla automobily na parní pohon a dosáhla v tom významných úspěchů - její vozy vyhrály v roce 1894 závod Paříž-Rouen.

Náhled – kliknutím zvětšíte.

Úspěch Panharda et Levassora v používání benzínu však vedl De Diona k přechodu na spalovací motory. Když bratři Bolleové převzali firmu svého otce, udělali totéž. Poté společnost Chevrolet přestavěla svou výrobu. Vozy na parní pohon mizely z obzoru stále rychleji, ačkoliv se v USA používaly ještě před rokem 1930. Právě v tomto okamžiku byla výroba ukončena a vynález parních strojů