Straipsnis paskelbtas 2014-05-19 05:36 Paskutinį kartą redaguota 2014-05-19 05:58

Apie raidos istoriją garų variklis, yra pakankamai išsamiai aprašytas šiame straipsnyje. Čia yra žinomiausi 1672-1891 metų sprendimai ir išradimai.

Pirmas darbas.

Pradėkime nuo to, kad dar XVII amžiuje garas buvo pradėtas laikyti vairavimo priemone, su juo buvo atliekami visokie eksperimentai ir tik 1643 metais Evangelista Torricelli atrado garų slėgio jėgos veikimą. Po 47 metų Christianas Huygensas sukūrė pirmąją galios mašiną, varomą cilindre sprogus parakui. Tai buvo pirmasis vidaus degimo variklio prototipas. Panašiu principu įrengtas Abbot Otfey vandens paėmimo aparatas. Netrukus Denisas Papinas nusprendė sprogimo jėgą pakeisti mažesne galinga jėga pora. 1690 metais pastatė pirmasis garo variklis, taip pat žinomas kaip garo katilas.

Jį sudarė stūmoklis, kuris verdančio vandens pagalba pajudėjo cilindre aukštyn ir dėl vėlesnio aušinimo vėl nusileido - taip buvo sukurta jėga. Visas procesas vyko taip: po cilindru, kuris vienu metu atliko katilo funkciją, buvo dedama krosnis; kai stūmoklis buvo viršutinėje padėtyje, krosnis pajudėjo atgal, kad būtų lengviau aušinti.

Vėliau du anglai Thomas Newcomenas ir Cowley, vienas kalvis, kitas stiklininkas, patobulino sistemą, atskirdami katilą nuo cilindro ir pridėdami baką saltas vanduo. Ši sistema veikė vožtuvais arba maišytuvais, vienas garams ir vienas vandeniui, kurie buvo pakaitomis atidaromi ir uždaromi. Tada anglas Baytonas pertvarkė vožtuvo valdymą į tikrai turintį laikrodį.

Garo variklių naudojimas praktikoje.

Netrukus „Newcomen“ mašina tapo žinoma visur ir ypač buvo patobulinta dvigubo veikimo sistema, kurią 1765 m. sukūrė Jamesas Wattas. Dabar Garų variklis pasirodė pakankamai pilnas, kad būtų galima naudoti Transporto priemonė ai, nors dėl savo dydžio jis labiau tiko stacionariai instaliacijai. Wattas pasiūlė savo išradimus ir pramonei; jis taip pat pastatė mašinas tekstilės fabrikams.

Pirmąjį garo variklį, naudotą kaip susisiekimo priemonę, išrado prancūzas Nicolas Joseph Cugnot, inžinierius ir karo strategas mėgėjas. 1763 ar 1765 metais jis sukūrė automobilį, galintį vežti keturis keleivius vidutiniu 3,5 ir ne didesniu kaip 9,5 km/h greičiu. Po pirmojo bandymo sekė antrasis – pasirodė automobilis ginklams gabenti. Žinoma, jį išbandė kariškiai, tačiau dėl ilgalaikės operacijos (nepertraukiamo veikimo ciklo) neįmanoma naujas automobilis neviršijo 15 minučių) išradėjas nesulaukė valdžios ir finansininkų paramos. Tuo tarpu Anglijoje buvo tobulinamas garo variklis. Po kelių nesėkmingų Moore'o, Williamo Murdocho ir Williamo Symingtono bandymų Watt'o pagrindu pasirodė Richardo Travisicko bėginė transporto priemonė, kurią užsakė Welsh Colliery. Į pasaulį atėjo aktyvus išradėjas: iš požeminių kasyklų jis pakilo į žemę ir 1802 metais žmonijai pristatė galingą lengvąjį automobilį, kuris pasiekė 15 km/h greitį lygioje vietoje ir 6 km/h – pakilus.

Peržiūra – spustelėkite norėdami padidinti.

JAV vis dažniau buvo naudojamos ir keltais varomos transporto priemonės: Nathanas Reedas 1790 m. nustebino Filadelfijos žmones savo garo automobilio modelis. Tačiau dar labiau išgarsėjo jo tautietis Oliveris Evansas, po keturiolikos metų išradęs amfibiją. Po Napoleono karų, kurių metu „automobilių eksperimentai“ nebuvo vykdomi, vėl buvo pradėti darbai garo mašinos išradimas ir tobulinimas. 1821 m. jis galėjo būti laikomas tobulu ir gana patikimu. Nuo tada kiekvienas žingsnis į priekį garu varomų transporto priemonių srityje neabejotinai prisidėjo prie ateities transporto priemonių kūrimo.

1825 m. seras Goldsworthas Gurney 171 km ilgio ruože nuo Londono iki Bato suorganizavo pirmąją keleivių liniją. Tuo pat metu naudojosi jo patentuotu vežimu, kuriame buvo garo mašina. Tai buvo greitųjų kelių vagonų eros pradžia, kuri Anglijoje vis dėlto išnyko, o Italijoje ir Prancūzijoje paplito. Tokios transporto priemonės pasiekė aukščiausią išsivystymą, kai 1873 m. pasirodė Amede Balle „Curts“, sveriantis 4500 kg, ir „Mansel“ – kompaktiškesnis, sveriantis kiek daugiau nei 2500 kg ir pasiekiantis 35 km/h greitį. Abu buvo technikos, kuri tapo būdinga pirmiesiems „tikriesiems“ automobiliams, pirmtakai. Nepaisant didelio greičio garo variklio efektyvumas buvo labai mažas. Bolle buvo tas, kuris užpatentavo pirmąjį šulinį dabartinė sistema vairo, jis taip gerai sutvarkė valdiklius ir valdiklius, kad ir šiandien tai matome prietaisų skydelyje.

Peržiūra – spustelėkite norėdami padidinti.

Nepaisant didžiulės pažangos vidaus degimo variklių srityje, garo galia vis tiek užtikrino tolygesnį ir sklandesnį mašinos veikimą, todėl turėjo daug šalininkų. Kaip ir Bollet, kuris gamino kitus lengvus automobilius, tokius kaip „Rapide“ 1881 m., kurio greitis buvo 60 km/h, „Nouvelle“ 1873 m., kuris turėjo priekinę ašį su nepriklausoma ratų pakaba, Leonas Chevrolet 1887–1907 m. išleido keletą automobilių. lengvą ir kompaktišką garo generatorių, kurį užpatentavo 1889 m. De Dion-Bouton, įkurta Paryžiuje 1883 m., pirmuosius dešimt gyvavimo metų gamino garu varomus automobilius ir tai pasiekė reikšmingos sėkmės – 1894 metais jos automobiliai laimėjo Paryžiaus-Ruano lenktynes.

Peržiūra – spustelėkite norėdami padidinti.

Tačiau Panhard ir Levassor sėkmė naudojant benziną paskatino De Dioną pereiti prie vidaus degimo variklių. Kai broliai Bolles perėmė savo tėvo įmonę, jie padarė tą patį. Tada „Chevrolet“ įmonė perstatė savo gamybą. Garu varomi automobiliai vis greičiau dingo iš horizonto, nors JAV buvo naudojami dar iki 1930 m. Tuo pačiu metu gamyba buvo nutraukta ir garo mašinų išradimas

Garo variklių išradimo istorija.

Pirmasis mechaninis variklis, kuris buvo praktiškai panaudotas, buvo garo variklis. Iš pradžių jis buvo skirtas naudoti gamyklinėje gamyboje, tačiau vėliau garo mašina buvo montuojama ant savaeigių mašinų – garvežių, garlaivių, automobilių ir traktorių.

Iki XVIII amžiaus antrosios pusės gamybos reikmėms žmonės daugiausia naudojo vandens variklius. Kadangi mechaninio judėjimo iš vandens rato neįmanoma perduoti dideliais atstumais, visos gamyklos turėjo būti statomos upių pakrantėse, o tai ne visada buvo patogu. Be to, už efektyvus darbas toks variklis dažnai reikalaudavo brangaus parengiamieji darbai(įrenginys, tvenkiniai, užtvankų statyba ir kt.). Vandens ratai turėjo ir kitų trūkumų: buvo mažos galios, jų darbas priklausė nuo sezono ir buvo sunkiai reguliuojamas. Pamažu ėmė aštriai jaustis iš esmės naujo variklio poreikis: galingas, pigus, autonominis ir lengvai valdomas. Garo mašina tokiu varikliu tapo visam šimtmečiui.
Garo variklio idėją jo išradėjams iš dalies pasiūlė stūmoklinio vandens siurblio konstrukcija, kuri buvo žinoma senovėje. Jo veikimo principas buvo labai paprastas: pakėlus stūmoklį į cilindrą per jo apačioje esantį vožtuvą buvo įsiurbiamas vanduo. Šoninis vožtuvas, jungęs balioną su kėlimo vamzdžiu, tuo metu buvo uždarytas, nes vanduo iš vamzdžio taip pat linkęs patekti į cilindro vidų ir taip uždaryti šį vožtuvą. Kai stūmoklis buvo nuleistas, jis pradėjo slėgti vandenį cilindre, dėl ko apatinis vožtuvas užsidarė ir šoninis vožtuvas atsidarė. Tuo metu vanduo iš cilindro buvo tiekiamas į viršų stovo vamzdis. Stūmokliniame siurblyje darbas, gautas iš išorės, buvo skirtas skysčio judėjimui siurblio cilindru.
Tik XVII – XVIII amžių sandūroje pavyko rasti būdą gaminti naudingo darbo naudojant garus. Garai varė siurblį, kuris pumpavo vandenį į rezervuarą. Ištekėdamas iš rezervuaro ir nukritęs ant vandens rato, vanduo privertė jį suktis. Vandens ratas savo ruožtu paleido gamyklinius mechanizmus ir mašinas. Taigi, net ir išradus garo siurblį, vandens ratas išliko tiesioginiu darbo mašinų varikliu. Prireikė daug laiko, kol susikūrė smalsus žmogaus protas patikimas variklis galintis tiesiogiai vairuoti įvairias mašinas ir mechanizmus. Praėjo daugiau nei du šimtmečiai, kol pasirodė variklis, kuris tapo viena iš prielaidų naujo tipo kovinių mašinų - tankų - atsiradimui.

I. Savery garo mašina.
Pirmasis bandymas žmogui pasitarnauti buvo atliktas Anglijoje 1698 m.: Savery aparatas buvo skirtas kasykloms nusausinti ir vandeniui siurbti. Pats išradėjas jį pavadino „šaudymo mašina“ ir plačiai reklamavo kaip „šakasių draugą“. Mašiną varomiems garams gaminti reikėjo ugnies, tačiau Savery išradimas dar nebuvo variklis visa to žodžio prasme, nes, be kelių rankiniu būdu atidaromų ir uždarytų vožtuvų, jame nebuvo judančių dalių.
Savery aparatas veikė taip: iš pradžių uždarytas bakas buvo pripildytas garų, paskui išorinis paviršius rezervuaras buvo aušinamas šaltu vandeniu, dėl kurio garai kondensavosi, o rezervuare susidarė dalinis vakuumas. Po to vanduo - pavyzdžiui, iš kasyklos dugno - buvo įsiurbtas į rezervuarą įsiurbimo vamzdis ir po to, kai kita dalis garų buvo išmesta per išleidimo angą. Tada ciklas buvo kartojamas, tačiau vandenį pavyko pakelti tik iš mažesnio nei 10,36 m gylio, nes iš tikrųjų jį išstūmė atmosferos slėgis.

II. Garo variklis Dani Papin.
Pirmąjį sėkmingą stūmoklinį garo variklį sukonstravo prancūzas Denisas Papinas, kurio vardas dažniau siejamas su autoklavo išradimu, kuris šiandien sutinkamas beveik kiekvienuose namuose greitpuodės pavidalu.
1674 m. Papinas sukonstravo parako variklį, kurio veikimo principas buvo paremtas parako uždegimu cilindre ir stūmoklio judėjimu cilindro viduje, veikiant miltelinėms dujoms. Kai iš baliono išeina perteklinės dujos specialus vožtuvas, o likusios dujos buvo atvėsintos, cilindre susidarė dalinis vakuumas ir veikiamas atmosferos slėgio stūmoklis grįžo į pradinę padėtį.

Mašina nebuvo labai sėkminga, tačiau Papinui kilo mintis pakeisti paraką vandeniu. O 1698 metais sukonstravo garo mašiną (tais pačiais metais anglas Saveris sukonstravo savo „ugningą variklį“). Vanduo buvo šildomas vertikaliame cilindre, kurio viduje buvo stūmoklis, o susidarę garai stūmoklį stūmė aukštyn. Garams vėsstant ir kondensuojantis, stūmoklis buvo stumiamas žemyn dėl atmosferos slėgio. Taigi per blokų sistemą Papino garo variklis galėjo varyti įvairius mechanizmus, pavyzdžiui, siurblius.

III. Thomas Newcomen ir jo garo variklis.
Išgirdęs apie Papin garo mašiną, Thomas Newcomenas, kuris dažnai lankėsi Vakarų šalies kasyklose, kur dirbo kalviu, ir geriau nei bet kas kitas suprato, kaip geri siurbliai siekdamas užkirsti kelią kasyklų potvyniams, suvienijo jėgas su santechniku ​​ir stiklininku Johnu Calley, siekdami sukurti geresnį modelį.

Pirmasis jų garo variklis buvo sumontuotas kolonoje Stafordšyre 1712 m. Kaip ir Papeno mašinoje, stūmoklis judėjo vertikaliu cilindru, tačiau visumoje Newcomen mašina buvo daug pažangesnė. Siekdamas pašalinti tarpą tarp cilindro ir stūmoklio, Newcomen pastarojo gale pritvirtino lankstų odinį diską ir užpylė šiek tiek vandens. Garai iš katilo pateko į cilindro pagrindą ir pakėlė stūmoklį aukštyn. Tačiau į cilindrą įpurškus šaltą vandenį, garai kondensavosi, cilindre susidarė vakuumas, o veikiamas atmosferos slėgio stūmoklis nusileido žemyn. Šis grįžtamasis eiga pašalino vandenį iš cilindro ir grandinės pagalba, sujungta su svirtimi, judančia kaip sūpynės, pakėlė siurblio strypą į viršų. Kai stūmoklis buvo savo eigos apačioje, į cilindrą vėl pateko garai, o ant siurblio strypo arba ant svirties sumontuoto atsvaro pagalba stūmoklis pakilo į pradinę padėtį. Po to ciklas kartojamas.
Newcomen mašina buvo itin sėkminga ir buvo naudojama visoje Europoje daugiau nei 50 metų. 1740 metais per vieną dieną darbus atliko 2,74 m ilgio ir 76 cm skersmens cilindro mašina, kurią 25 žmonių ir 10 arklių komandos, dirbusios pamainomis, atlikdavo per savaitę.

IV. Didelis Johno Smitho automobilis.
1775 m. dar didesnė mašina, kurią pastatė Johnas Smeatonas (Eddystone švyturio kūrėjas), per dvi savaites nusausino sausąjį doką Kronštate (Rusija). Anksčiau, naudojant aukštus vėjo malūnus, tai vyko visus metus.
Ir vis dėlto Newcomen mašina toli gražu nebuvo tobula. Ji atsivertė į mechaninė energija tik apie 1% šiluminės energijos ir dėl to sunaudota puiki suma degalų, tačiau tai nebuvo labai svarbu, kai automobilis dirbo anglies kasyklose.
Apskritai Newcomen mašinos vaidino didžiulį vaidmenį išsaugant anglies pramonę: su jų pagalba buvo galima atnaujinti anglies kasybą daugelyje užtvindytų kasyklų.

V. Polzunovo garo mašina.
Pirmojo pasaulyje garo variklio, galinčio tiesiogiai įjungti bet kokius veikiančius mechanizmus, projektą 1763 m. balandžio 25 d. pasiūlė rusų išradėjas I. I. Polzunovas, Altajaus Kolyvano-Voskresensky kalnakasybos gamyklų mechanikas.

Projektas pateko ant stalo gamyklų vadovui, kuris jį patvirtino ir išsiuntė į Sankt Peterburgą, iš kur netrukus atėjo atsakymas: „... Šis jo išradimas turi būti pagerbtas už naują išradimą“. Polzunovo garo mašina sulaukė pripažinimo.
Polzunovas pasiūlė iš pradžių sukurti nedidelę mašiną, ant kurios būtų galima nustatyti ir pašalinti visus neišvengiamus naujojo išradimo trūkumus. Gamyklos valdžia su tuo nesutiko ir nusprendė nedelsiant pastatyti didžiulę mašiną galingam pūstuvui. Mašinos statyba buvo patikėta Polzunovui, kuriam į pagalbą buvo paskirti „du iš vietinių amatininkų, kurie nežinojo, bet turėjo tik vieną polinkį“, ir keli pagalbiniai darbininkai. Su šiuo „darbuotoju“ Polzunovas ėmėsi statyti savo automobilį. Jis buvo pastatytas metus ir devynis mėnesius. Kai aparatas jau buvo išlaikęs pirmąjį bandymą, išradėjas susirgo trumpalaikiu vartojimu ir mirė likus kelioms dienoms iki paskutinio bandymo.
Polzunovo mašina turėjo du cilindrus A ir B su stūmokliais a ir b, išdėstytais taip, kaip parodyta paveikslėlyje. Stūmokliniai strypai buvo sujungti grandine, užmesta ant skriemulio H. Skriemulio H judėjimas buvo perduotas strypams d1 ir d2, kurie, pasitelkę „delnus“ L1 ir L2, judino pjautuvo formos švytuoklę f.

Švytuoklė buvo sujungta krumpliaračiais prie mechanizmo, valdančio čiaupus L ir g, kurie pakaitomis paleisdavo į cilindrus garus ir šaltą vandenį. Pavyzdžiui, kai į cilindrą B buvo tiekiami garai ir pakeliamas stūmoklis b, tada į cilindrą A buvo įpurškiamas šaltas vanduo, o stūmoklis a nuleidžiamas. Taigi Polzunovo mašina dirbo nepertraukiamai ir visi veiksmai joje vyko automatiškai.
1766 metų gegužės 23 dieną Polzunovo mokiniai Levzinas ir Černicynas vieni pradėjo paskutinius garo mašinos bandymus. Liepos 4 dienos „Dienos užraše“ buvo pažymėtas „techninis mašinos veikimas“, o 1766 m. rugpjūčio 7 d. pradėtas eksploatuoti visas įrenginys – garo mašina ir galingas pūstuvas.
Vos per tris darbo mėnesius Polzunovo mašina ne tik pateisino visas savo statybos išlaidas – 7233 rublius 55 kapeikas, bet ir davė grynasis pelnas 12640 rubliais 28 kapeikos. 1766 metų lapkričio 10 dieną katilas nutekėjo ir mašina sustojo. Nepaisant to, kad šį gedimą buvo galima nesunkiai pašalinti, gamyklos valdžia, nesidomėjusi mechanizacija, Polzunovo kūrybos atsisakė. Per ateinančius trisdešimt metų mašina buvo neveikianti, o 1779 metais tuometiniai Altajaus gamyklų vadovai davė įsakymą mašiną išmontuoti, „sugriauti prie jos įsikūrusią gamyklą ir panaudoti medieną tam, kam ji būtų naudinga“.

VI. Jamesas Wattas. Universalus dvigubo veikimo garo variklis. Maždaug tuo pačiu metu škotas Jamesas Wattas dirbo kurdamas garo mašiną Anglijoje.
Nuo 1763 m. jis užsiėmė neefektyvios Newcomen garo-atmosferinės mašinos tobulinimu, kuri apskritai buvo tinkama tik vandeniui siurbti. Jam buvo aišku, kad pagrindinis Newcomen mašinos trūkumas – kintamasis cilindro šildymas ir aušinimas. Kaip to galima išvengti? Atsakymą Wattas gavo pavasario sekmadienio popietę 1765 m. Jis suprato, kad balionas gali visą laiką išlikti karštas, jei prieš kondensaciją garai vamzdynu su vožtuvu būtų nukreipiami į atskirą rezervuarą. Be to, cilindras gali išlikti karštas, o kondensatorius šaltas, jei jie yra uždengti išorėje. šilumą izoliuojanti medžiaga.
Be to, Watt padarė dar keletą patobulinimų, kurie galiausiai pavertė garų atmosferos aparatą į garų mašiną. 1768 m. jis kreipėsi dėl savo išradimo patento. Gavo patentą, bet ilgai nespėjo sukonstruoti garo mašinos. Ir tik 1776 m. Watt garo variklis pagaliau buvo pastatytas ir sėkmingai išlaikė testą. Ji padvigubėjo efektyvesnis nei automobilis Naujokai.
1782 m. Watt sukūrė naują nuostabią mašiną – pirmąjį universalų dvigubo veikimo garo variklį. Jis cilindro dangtį įrengė prieš pat išrastą riebokšlį, kuris užtikrino laisvą stūmoklio koto judėjimą, tačiau neleido iš cilindro išeiti garams. Garai į cilindrą pateko pakaitomis iš vienos stūmoklio pusės, paskui iš kitos. Todėl stūmoklis garų pagalba padarė ir darbinį, ir grįžtamąjį eigą, o ankstesnėse mašinose to nebuvo.
Kadangi dvigubo veikimo garo variklyje stūmoklio kotas atliko traukimo ir stūmimo veiksmą, teko perdaryti seną grandinių ir svirties pavarų sistemą, kuri reagavo tik į trauką. Watt sukūrė susietų strypų sistemą ir naudojo planetinį mechanizmą, kad stūmoklio strypo judesys paverstų sukamąjį judesį, naudojo sunkų smagratį, išcentrinį greičio reguliatorių, diskinį vožtuvą ir manometrą garų slėgiui matuoti.

Vato patentuotas „rotacinis garo variklis“ pirmiausia buvo plačiai naudojamas verpimo ir audimo staklių, o vėliau ir kitų staklių varymui. pramonės įmonės. Taigi Watt garo variklis tapo šimtmečio išradimu, padėjusiu pagrindus pramonės revoliucija.
1785 m. viena iš pirmųjų Watt mašinų buvo sumontuota Londone Samuel Whitbread alaus darykloje salyklui malti. Mašina darbą atliko vietoj 24 arklių. Jo cilindro skersmuo buvo 63 cm, stūmoklio eiga – 1,83 m, smagračio skersmuo siekė 4,27 m.Mašina išliko iki šių dienų, šiandien ją galima pamatyti veikiant Sidnėjaus jėgainių muziejuje. Vatų variklis tiko bet kokiam automobiliui, o savaeigių mechanizmų išradėjai neskubėjo tuo pasinaudoti.

Pithos svetainė - puikūs žmonijos išradimai ir atradimai. Čia visada galima rasti naujausius atradimus visose srityse, šimtmečio, metų atradimus.
Taip pat svetainėje galite sužinoti daugelio išradimų, kuriuos aktyviai naudojame kasdieniame gyvenime, istoriją.

Garo variklis tapo pirmuoju mechaniniu varikliu, kuris buvo plačiai pritaikytas praktiškai. Pirmasis stūmoklis garo varikliai iš pradžių jie buvo pradėti naudoti gamyklinėje gamyboje, o vėliau juos buvo galima derinti su ratais ir gauti savaeiges mašinas:

• garlaiviai;
• lokomotyvai;
• traktoriai;
• automobiliai.

Garo variklio išradimo istorija

Pagrindinis bet kurio garo variklio veikimo principas yra tas, kad karšto garo energija paverčiama mechanine energija, kuri gali būti:

• abipusis;
• rotacinis.

O gautą mechaninę energiją jau galima panaudoti naudingiems tikslams. Garo mašinos veikimo principas buvo aiškus senovės graikams, tačiau tamsiaisiais amžiais žmonės apie tai pamiršdavo. Vėl susidomėjimas šia problema atgijo tik XVII a. Italas Giovanni Branca 1629 metais pasiūlė savo garo turbinos modelį. Tačiau dėl nepriimtinai didelių energijos nuostolių šis pirmasis garo variklis pasaulyje praktinis pritaikymas nerado.

Šis prancūzas, pagal išsilavinimą gydytojas, persikėlė į Angliją 1675 m., kur pasižymėjo daugybe išradimų. Taigi, jis išrado „Papenovo katilą“ – modernaus dvigubo katilo prototipą. Papenas sugebėjo pastebėti ryšį tarp slėgio padidėjimo ir skysčio virimo temperatūros. Jis sugebėjo pastatyti sandarų katilą, kur aukštas kraujo spaudimas. Dėl to jame esantis vanduo užvirė aukštesnėje temperatūroje ir atsirado galimybė gaminti maistą aukštesnėje nei 100 laipsnių temperatūroje, o tai pagreitino gaminimo procesą.

Persikėlimo į Foggy Albion išvakarėse Papinas išrado miltelinį variklį. Cilindre degantis parakas stūmė stūmoklį. Susidariusios miltelinės dujos buvo pašalintos per vožtuvą, o likusios atvėsusios, dėl ko cilindre įvyko nedidelis retėjimas, o atmosferos slėgis grąžino stūmoklį į vietą.

Tuo pačiu principu Papinas 1698 m. sukūrė panašų variklį, bet jau ant vandens. Iš tikrųjų tai buvo pirmasis garo variklis.

Nepaisant to, kad pati idėja žadėjo nemažą naudą, jos autoriui dividendų ji neatnešė. Faktas yra tas, kad šiek tiek anksčiau Savery (anglų mechanikas) užpatentavo savo garų siurblį, kuris tuo metu buvo vienintelis kelias garo variklių programos. Taip atsitiko, kad pirmojo garo mašinos išradėjas Denisas Papinas mirė 1714 m. Londone, būdamas varganas ir vienišas.

Thomaso Newcomeno automobilis

Šis iniciatyvus anglas sugebėjo pasiekti didelį pelną. Kai buvo sukurta Papin mašina, jam buvo 35 metai. Newcomen atidžiai išstudijavo Papino ir Savery palikimą, pastebėjo abiejų modelių trūkumus ir priėmė tvirtas idėjas. Bendradarbiaudamas su santechnikos ir stiklo specialistu D. Calli, Newcomenas sukūrė pirmąjį savo modelį iki 1712 m., tęsdamas garo variklių kūrimo istoriją. Ji pagrindinis darbas atrodė taip:

• konstrukcija turėjo vertikalų cilindrą su stūmokliu (iš Papin);
• garai buvo gaminami atskirame katile, kuris veikė Savery išradimo principu;
• Garo cilindro sandarumas buvo užtikrintas odos sandarumu aplink stūmoklį.

Padidindamas slėgį, Newcomen prietaisas pakėlė vandenį iš kasyklų. Tačiau jis buvo labai didelis ir labai gašlus ant anglies. Tačiau šie trūkumai nesutrukdė pusę amžiaus šio išradimo eksploatuoti kasyklose. Jo dėka atsirado galimybė atgaivinti anksčiau dėl potvynio apleistus gruntinis vanduo kasyklos. Tačiau kadangi jo mašina buvo ankstyvųjų išradimų rinkinys, Newcomenas negalėjo gauti jos patento.

Vatų mašina

Lemiamą žingsnį žengė britas Jamesas Wattas, kurio pastangų dėka atsirado pakankamai galingas ir kompaktiškas pirmasis stūmoklinis garo variklis. Būdamas mechaniku Glazgo universitete, 1763 m. Wattas ėmėsi Newcomen garo mašinos remonto. Remonto metu jis sugalvojo būdą, kaip sumažinti jos riebumą – jos cilindrą reikėjo laikyti šiltai.

Bet reikėjo išspręsti garų kondensacijos problemą. Jis sugavo tirpalą eidamas pro skalbyklas, o nuo jų katilų dangčių liejosi garai. Jis suprato, kad garai yra dujos, su kuriomis reikia paleisti į cilindrą sumažintas slėgis. Jis pasiekė sandarią stūmoklio-cilindro sistemą, pirmąjį apvyniojęs alyvuota kanapių virve, po kurios tapo įmanoma atsisakyti atmosferos slėgio - pastebimas žingsnis į priekį.

1769 metais Vatas užpatentavo garo variklį, kuriame garų ir kritinių dalių temperatūra buvo vienoda.

Vaizdo įrašas apie pirmąjį Jameso Watto garo variklį

Tačiau gyvenime Wattui pasisekė mažiau, ir jis turėjo įkeisti skolų patentą. Po 3 metų jis susitiko su turtingu pramonininku Matthew Boltonu, kuris nupirko Wattui jo patentus. Jo globojamas Wattas grįžo į darbą. Jau 1773 m naujas modelis Watta bandymuose parodė daug mažesnį anglies suvartojimą nei reikalavo jos pirmtakai. O po metų Anglija pradėjo pramoninę Watt mašinų gamybą. 1781 m. Watt užpatentavo garo variklį, kuris varo pramoninės mašinos. Šiek tiek vėliau tos pačios technologijos pradėtos naudoti laivų ir traukinių judėjimui, kuris taps tikra technine revoliucija.

Ne mažiau mums brangus Ivanas Polzunovas, rusas, pirmojo garo mašinos išradėjas, sugebėjęs varyti daugelį veikiančių mechanizmų. Be to, šį išradimą jis padarė prieš Baltą – 1763 m., dirbdamas Altajaus kalnakasybos gamyklose. Gamyklų vadovą jis supažindino su savo projektu, gavo sostinės pritarimą blokui surinkti. Polzunovui buvo liepta sukurti didelę mašiną.

Šis darbas užtruko 21 mėnesį, bet kai jis buvo beveik paruoštas, daug dėmesio skirianti išradėja mirė likus kelioms dienoms iki pirmųjų bandymų. Polzunovo garo mašina galėjo veikti nuolat ir automatiškai. Tai buvo įrodyta 1766 m. Polzunovo mokinių atliktais bandymais. Po mėnesio mašina jau buvo pradėjusi dirbti, ne tik atpirkdama visas jos sukūrimo išlaidas, bet ir atnešdama pelną savininkams.

Kas, jūsų nuomone, buvo pirmasis garo variklio išradėjas? Papasakokite apie tai

Pirmąjį žinomą prietaisą, varomą garais, Aleksandrijos Garnys aprašė dar pirmajame amžiuje, vadinamąją „Gerono vonią“ arba „eolipilį“. Iš ant rutulio pritvirtintų purkštukų tangentiškai išeinantys garai privertė pastarąjį suktis. Spėjama, kad apie garų pavertimą mechaniniu judesiu buvo žinoma Egipte Romos valdymo laikotarpiu ir jis buvo naudojamas paprastuose įrenginiuose.

Pirmieji pramoniniai varikliai

Nė vienas iš aprašytų prietaisų iš tikrųjų nebuvo naudojamas kaip priemonė naudingoms problemoms spręsti. Pirmasis gamyboje naudojamas garo variklis buvo " gaisro įrengimas“, kurį 1698 m. sukūrė anglų karo inžinierius Thomas Savery. Savery gavo patentą savo įrenginiui 1698 m. Tai buvo stūmoklinis garų siurblys ir, aišku, ne itin efektyvus, nes kiekvieną kartą aušinant konteinerį prarasdavo garų šiluma, o veikiant gana pavojinga, nes dėl aukštas spaudimas garo bakai ir variklio vamzdynai kartais sprogdavo. Kadangi šiuo prietaisu buvo galima tiek sukti vandens malūno ratus, tiek išpumpuoti vandenį iš kasyklų, išradėjas jį pavadino „šachtininko draugu“.

Tada anglų kalvis Thomas Newcomen 1712 m. pademonstravo savo „atmosferinį variklį“, kuris buvo pirmasis garo variklis, kuriam galėjo kilti komercinė paklausa. Tai buvo patobulintas Savery garo variklis, kurio Newcomen gerokai sumažino darbinis slėgis pora. Newcomen galėjo būti pagrįstas Papino eksperimentų aprašymu, kurį atliko Londono karališkoji draugija, prie kurio jis galėjo patekti per draugijos narį Robertą Hooke'ą, dirbusį su Papinu.

Newcomen garo variklio schema.
– Rodomas garas alyvinė, vanduo - mėlynas.
– Atidarykite vožtuvus parodyta žaliai, uždarytas - raudonas

Pirmasis „Newcomen“ variklio pritaikymas buvo vandens siurbimas iš gilios kasyklos. Kasyklos siurblyje rokeris buvo prijungtas prie strypo, kuris nusileido į kasyklą į siurblio kamerą. Stūmos judesiai buvo perduoti siurblio stūmokliui, kuris tiekė vandenį į viršų. Ankstyvųjų Newcomen variklių vožtuvai buvo atidaromi ir uždaromi rankomis. Pirmasis patobulinimas buvo vožtuvų, kuriuos varo pati mašina, automatizavimas. Legenda pasakoja, kad šį patobulinimą 1713 m. padarė berniukas Humphrey Potter, kuris turėjo atidaryti ir uždaryti vožtuvus; kai atsibodo, surišo virvėmis vožtuvų rankenas ir nuėjo žaisti su vaikais. 1715 metais jau buvo sukurta svirties valdymo sistema, varoma paties variklio mechanizmo.

Pirmąjį dviejų cilindrų vakuuminį garo variklį Rusijoje suprojektavo mechanikas I. I. Polzunovas 1763 m., o 1764 m. jis buvo pastatytas Barnaulo Kolyvano-Voskresensky gamyklų pūtimo dumplių varymui.

Humphrey'us Gainsborough'as XX amžiaus septintajame dešimtmetyje pastatė pavyzdinį kondensatorių garo variklį. 1769 m. škotų mechanikas Jamesas Wattas (galbūt naudodamasis Geinsboro idėjomis) užpatentavo pirmuosius didelius Newcomen vakuuminio variklio patobulinimus, dėl kurių jis tapo daug efektyvesnis. Watt padėjo atskirti vakuuminio variklio kondensacijos fazę atskiroje kameroje, kai stūmoklis ir cilindras buvo garų temperatūroje. Watt pridėjo dar keletą „Newcomen“ variklio svarbios detalės: į cilindro vidų įdėjo stūmoklį, kad išstumtų garus, ir pavertė stūmoklio grįžtamąjį judėjimą į varančiojo rato sukimosi judesį.

Remdamasis šiais patentais, Watt pastatė garo mašiną Birmingeme. Iki 1782 m. Watt garo variklis buvo daugiau nei 3 kartus efektyvesnis nei Newcomen. Padidėjęs vatų variklio efektyvumas paskatino garo galią naudoti pramonėje. Be to, skirtingai nei „Newcomen“ variklis, „Watt“ variklis leido perduoti sukimosi judesius, o ankstyvuosiuose garo variklių modeliuose stūmoklis buvo prijungtas prie svirties, o ne tiesiai prie švaistiklio. Šis variklis jau turėjo pagrindines šiuolaikinių garo mašinų savybes.

Tolimesnis efektyvumo padidėjimas buvo aukšto slėgio garų naudojimas (amerikietis Oliveris Evansas ir anglas Richardas Trevithickas). R. Trevithickas sėkmingai pastatė aukšto slėgio pramoninius vientakčius variklius, žinomus kaip „Kornvalio varikliai“. Jie veikė esant 50 psi arba 345 kPa (3 405 atmosferos) slėgiui. Tačiau, didėjant slėgiui, kilo ir didesnis mašinų bei katilų sprogimų pavojus, dėl kurių iš pradžių įvyko daug nelaimingų atsitikimų. Šiuo požiūriu labiausiai svarbus elementas aukšto slėgio mašinos apsauginis vožtuvas kurie išlaisvino perteklinį slėgį. Patikimas ir saugus veikimas prasidėjo tik sukaupus patirtį ir standartizavus įrangos konstravimo, eksploatavimo ir priežiūros procedūras.

Prancūzų išradėjas Nicolas-Joseph Cugnot 1769 m. pademonstravo pirmąją veikiančią savaeigę garo transporto priemonę: „fardier à vapeur“ (garų vežimėlį). Galbūt jo išradimas gali būti laikomas pirmuoju automobiliu. Savaeigis garo traktorius pasirodė esąs labai naudingas kaip mobilus mechaninės energijos šaltinis, paleidžiantis kitas žemės ūkio mašinas: kūlimo mašinas, presus ir kt. 1788 m. Johno Fitcho pastatytas garlaivis jau važinėjo reguliariais maršrutais. Delavero upė tarp Filadelfijos (Pensilvanija) ir Burlingtono (Niujorko valstija). Jis pakėlė į lėktuvą 30 keleivių ir lėkė 7–8 mylių per valandą greičiu. J. Fitch garlaivis nebuvo komerciškai sėkmingas, nes geras sausumos kelias konkuravo su jo maršrutu. 1802 m. škotų inžinierius Williamas Symingtonas sukonstravo konkurencingą garlaivį, o 1807 m. amerikiečių inžinierius Robertas Fultonas panaudojo Watt garo variklį, kad galėtų varyti pirmąjį komerciškai sėkmingą garlaivį. 1804 m. vasario 21 d. pirmasis savaeigis geležinkelio garvežys, pastatytas Richardo Trevithicko, buvo eksponuojamas Penydarren geležies gamykloje Merthyr Tydfil mieste Pietų Velse.

Stūmokliniai garo varikliai

Stūmoklio stūmokliui sandarioje kameroje arba cilindre pajudinti naudojami stūmokliniai varikliai su garo jėga. Stūmoklio judesys gali būti mechaniškai paverstas tiesiniu judėjimu stūmokliniai siurbliai arba sukamaisiais judesiais varyti besisukančias staklių dalis arba transporto priemonės ratus.

vakuuminės mašinos

Ankstyvieji garo varikliai iš pradžių buvo vadinami „gaisriniais varikliais“, taip pat „atmosferiniais“ arba „kondensuojančiais“ vatų varikliais. Jie veikė vakuumo principu, todėl dar vadinami „vakuuminiais varikliais“. Tokios mašinos dirbo varant stūmoklinius siurblius, bet kokiu atveju nėra įrodymų, kad jos buvo naudojamos kitiems tikslams. Vakuuminio tipo garo mašinos veikimo metu garo ciklo pradžioje žemas spaudimas patenka į darbo kamerą arba cilindrą. Įleidimo vožtuvas po to jis užsidaro, o garai atvėsta, kondensuojasi. Newcomen variklyje aušinimo vanduo purškiamas tiesiai į cilindrą, o kondensatas nuteka į kondensato rinktuvą. Dėl to cilindre susidaro vakuumas. Atmosferos slėgis cilindro viršuje spaudžia stūmoklį ir sukelia jo judėjimą žemyn, tai yra galios eiga.

Nuolatinis mašinos darbinio cilindro aušinimas ir šildymas buvo labai švaistomas ir neefektyvus, tačiau šie garo varikliai leido siurbti vandenį iš didesnis gylis nei buvo įmanoma prieš jų pasirodymą. 1774 metais pasirodė garo variklio versija, kurią Wattas sukūrė bendradarbiaudamas su Matthew Boulton, kurios pagrindinė naujovė buvo kondensacijos proceso pašalinimas specialioje atskiroje kameroje (kondensatoriuje). Ši kamera buvo patalpinta į šalto vandens vonią ir sujungta su cilindru vamzdžiu, uždarytu vožtuvu. Prie kondensato kameros buvo pritvirtintas specialus mažas vakuuminis siurblys (kondensato siurblio prototipas), varomas svirties ir naudojamas kondensatui pašalinti iš kondensatoriaus. Gautas karštas vanduo buvo tiekiamas specialiu siurbliu (tiekimo siurblio prototipu) atgal į katilą. Kitas radikalus pokytis buvo uždarymas viršutinis galas darbinis cilindras, kurio viršutinėje dalyje dabar buvo žemo slėgio garai. Tie patys garai buvo dvigubame cilindro apvalkale, palaikydami pastovią temperatūrą. Stūmoklio judėjimo aukštyn metu šie garai per specialius vamzdelius buvo pernešami į apatinę cilindro dalį, kad sekančio takto metu būtų kondensuotis. Mašina iš tikrųjų nustojo būti „atmosferinė“, o jos galia dabar priklausė nuo slėgio skirtumo tarp žemo slėgio garų ir vakuumo, kurį galima gauti. Newcomen garo variklyje stūmoklis buvo suteptas nedideliu kiekiu vandens, užpiltu ant jo, Watt variklyje tai tapo neįmanoma, nes garai dabar buvo viršutinėje cilindro dalyje, reikėjo pereiti prie tepimo riebalų ir alyvos mišinys. Tas pats tepalas buvo naudojamas cilindro strypo sandarinimo dėžėje.

Vakuuminiai garo varikliai, nepaisant akivaizdžių jų efektyvumo apribojimų, buvo gana saugūs, naudojo žemo slėgio garą, kuris visiškai atitiko bendrą žemą XVIII amžiaus katilų technologijos lygį. Mašinos galią ribojo mažas garų slėgis, cilindro dydis, kuro degimo ir vandens garavimo katile greitis bei kondensatoriaus dydis. Maksimalus teorinis efektyvumas buvo apribotas palyginti nedidelio temperatūrų skirtumo abiejose stūmoklio pusėse; dėl to pramoniniam naudojimui skirtos vakuuminės mašinos tapo per didelės ir brangios.

Suspaudimas

Garo variklio cilindro išleidimo anga šiek tiek užsidaro prieš stūmokliui pasiekiant galinę padėtį, todėl cilindre lieka šiek tiek išmetamųjų garų. Tai reiškia, kad veikimo cikle yra suspaudimo fazė, kuri sudaro vadinamąją „garų pagalvę“, kuri sulėtina stūmoklio judėjimą kraštutinėse padėtyse. Taip pat pašalinamas staigus slėgio kritimas pačioje įsiurbimo fazės pradžioje, kai į cilindrą patenka švieži garai.

Išankstinis

Apibūdintą „garų pagalvės“ efektą sustiprina ir tai, kad šviežių garų paėmimas į cilindrą prasideda šiek tiek anksčiau, nei stūmoklis pasiekia kraštinę padėtį, tai yra, yra tam tikras įsiurbimas. Šis pažanga reikalingas tam, kad prieš stūmokliui pradėdamas darbinį eigą veikiant šviežiam garui, garai spėtų užpildyti negyvąją erdvę, susidariusią dėl ankstesnės fazės, ty įsiurbimo-išmetimo kanalus ir stūmoklio judėjimui nepanaudotas cilindro tūris.

paprastas pratęsimas

Paprastas plėtimasis daro prielaidą, kad garai veikia tik tada, kai plečiasi cilindre, o išmetamieji garai išleidžiami tiesiai į atmosferą arba patenka į specialų kondensatorių. Likusią garų šilumą tuomet galima panaudoti, pavyzdžiui, patalpai ar transporto priemonei šildyti, taip pat į katilą patenkančiam vandeniui pašildyti.

Junginys

Vykstant plėtimosi procesui aukšto slėgio mašinos cilindre, garų temperatūra krenta proporcingai jo plėtimuisi. Kadangi nevyksta šilumos mainai (adiabatinis procesas), tai išeina, kad garai į cilindrą patenka aukštesnės temperatūros nei iš jo išeina. Tokie temperatūros svyravimai cilindre lemia proceso efektyvumo mažėjimą.

Vieną iš būdų, kaip kovoti su šiuo temperatūrų skirtumu, 1804 m. pasiūlė anglų inžinierius Arthuras Wolfe'as, kuris užpatentavo Wulff aukšto slėgio mišinio garo variklis. Šioje mašinoje aukštos temperatūros garai iš garo katilas pateko į aukšto slėgio balioną, o po to jame išleidžiami žemesnės temperatūros ir slėgio garai pateko į žemo slėgio balioną (ar balionus). Tai sumažino temperatūros kritimą kiekviename cilindre, o tai paprastai sumažino temperatūros nuostolius ir pagerino bendrą koeficientą naudingas veiksmas garų variklis. Žemo slėgio garai buvo didesnio tūrio, todėl reikėjo didesnio cilindro tūrio. Todėl sudėtinėse mašinose žemo slėgio cilindrai buvo didesnio skersmens (o kartais ir ilgesni) nei aukšto slėgio cilindrai.

Šis išdėstymas taip pat žinomas kaip „dvigubas plėtimasis“, nes garų plėtimasis vyksta dviem etapais. Kartais vienas aukšto slėgio balionas buvo prijungtas prie dviejų žemo slėgio cilindrų, todėl buvo trys maždaug vienodo dydžio cilindrai. Tokią schemą buvo lengviau subalansuoti.

Dviejų cilindrų maišymo mašinos gali būti klasifikuojamos kaip:

• Kryžminis junginys- Cilindrai išdėstyti vienas šalia kito, jų garo laidumo kanalai susikerta.
• Tandeminis junginys- Cilindrai yra išdėstyti nuosekliai ir naudoja vieną strypą.
• Kampinis junginys- Cilindrai yra vienas kito kampu, dažniausiai 90 laipsnių, ir veikia vienu švaistikliu.

Po 1880-ųjų sudėtiniai garo varikliai plačiai paplito gamyboje ir transporte ir tapo beveik vieninteliu garlaivių tipu. Jų naudojimas garo lokomotyvuose nebuvo toks plačiai paplitęs, nes pasirodė esąs pernelyg sudėtingas, iš dalies dėl sudėtingų garo variklių eksploatavimo sąlygų geležinkelių transporte. Nors sudėtiniai lokomotyvai niekada netapo pagrindiniu reiškiniu (ypač Jungtinėje Karalystėje, kur jie buvo labai reti ir po 1930-ųjų visai nenaudoti), jie įgijo tam tikrą populiarumą keliose šalyse.

Daugkartinis išplėtimas

Supaprastinta trigubo išsiplėtimo garo variklio schema.
Aukšto slėgio garai (raudoni) iš katilo praeina per mašiną, paliekant kondensatorių žemo slėgio (mėlyna).

Logiška sudėtinės schemos plėtra buvo papildomi išplėtimo etapai, kurie padidino darbo efektyvumą. Rezultatas buvo daugkartinio išplėtimo schema, žinoma kaip trigubos ar net keturios išplėtimo mašinos. Tokiuose garo varikliuose buvo naudojama dvipusio veikimo cilindrų serija, kurių tūris didėjo su kiekvienu etapu. Kartais, užuot padidinus žemo slėgio cilindrų tūrį, buvo naudojamas jų skaičiaus padidinimas, kaip ir kai kuriose sudėtinėse mašinose.

Paveikslėlyje dešinėje pavaizduotas veikiantis trigubo išsiplėtimo garo variklis. Garai teka per mašiną iš kairės į dešinę. Kiekvieno cilindro vožtuvų blokas yra kairėje nuo atitinkamo cilindro.

Šio tipo garo variklių išvaizda tapo ypač aktuali laivynui, nes laivų variklių dydžio ir svorio reikalavimai nebuvo labai griežti, o svarbiausia, kad tokia schema leido lengvai naudoti kondensatorių, kuris grąžina išmetamuosius garus forma. gėlo vandens atgal į katilą (naudokite sūdytą jūros vandens nebuvo įmanoma maitinti katilų). Antžeminiai garo varikliai paprastai nepatirdavo vandens tiekimo problemų, todėl galėjo išmesti išmetamuosius garus į atmosferą. Todėl tokia schema jiems buvo mažiau aktuali, ypač atsižvelgiant į jos sudėtingumą, dydį ir svorį. Daugkartinio išsiplėtimo garo variklių dominavimas baigėsi tik atsiradus ir plačiai pradėjus naudoti garo turbinas. Tačiau šiuolaikinėse garo turbinose naudojamas tas pats srauto padalijimo į aukšto, vidutinio ir žemo slėgio cilindrus principas.

Tiesioginio srauto garo varikliai

Vienkartiniai garo varikliai atsirado dėl bandymo įveikti vieną trūkumą, būdingą garo varikliams su tradiciniu garo paskirstymu. Faktas yra tas, kad įprastame garo variklyje garai nuolat keičia savo judėjimo kryptį, nes tas pats langas kiekvienoje cilindro pusėje naudojamas tiek garų įleidimui, tiek išleidimui. Kai išmetamieji garai palieka cilindrą, jis aušina jo sieneles ir garo paskirstymo kanalus. Švieži garai atitinkamai išleidžia tam tikrą energijos dalį jų šildymui, todėl sumažėja efektyvumas. Tiesioginio srauto garo varikliai turi papildomas langas, kuris kiekvienos fazės pabaigoje atidaromas stūmokliu ir per kurį garai išeina iš cilindro. Tai pagerina mašinos efektyvumą, nes garai juda viena kryptimi, o cilindro sienelių temperatūros gradientas išlieka daugiau ar mažiau pastovus. Vienkartinės staklės su vienu išsiplėtimu pasižymi maždaug tokiu pat efektyvumu kaip sudėtinės mašinos su įprastiniu garo paskirstymu. Be to, jie gali veikti didesniu greičiu, todėl prieš atsirandant garo turbinoms dažnai buvo naudojami elektros generatoriams, kuriems reikia didelio sukimosi greičio, varyti.

Vienkartiniai garo varikliai yra vieno arba dvigubo veikimo.

Garo turbinos

Garo turbina – tai prie vienos ašies pritvirtintų besisukančių diskų, vadinamų turbinos rotoriumi, serija ir su jais besikeičiančių fiksuotų diskų, pritvirtintų prie pagrindo, vadinamo statoriumi, serija. Rotoriaus diskuose yra mentės lauke, garai tiekiami į šiuos peiliukus ir suka diskus. Statoriaus diskuose yra panašios mentės, išdėstytos priešingais kampais, kurios padeda nukreipti garo srautą į kitus rotoriaus diskus. Kiekvienas rotoriaus diskas ir jį atitinkantis statoriaus diskas vadinamas turbinos pakopa. Kiekvienos turbinos pakopų skaičius ir dydis parenkami taip, kad maksimaliai padidintų jai tiekiamo greičio ir slėgio garo naudingąją energiją. Iš turbinos išmetami garai patenka į kondensatorių. Turbinos sukasi su labai didelis greitis, todėl, perkeliant sukimąsi į kitą įrangą, dažniausiai naudojamos specialios pakopinės transmisijos. Be to, turbinos negali keisti sukimosi krypties, dažnai reikalauja papildomų atbulinės eigos mechanizmų (kartais naudojami papildomi atvirkštinio sukimosi etapai).

Turbinos paverčia garo energiją tiesiai į sukimąsi ir nereikalauja papildomų mechanizmų, skirtų grįžtamąjį judėjimą paversti sukimu. Be to, turbinos yra kompaktiškesnės nei stūmoklinės mašinos ir turi pastovią jėgą išėjimo velenui. Nes turbinos turi daugiau paprastas dizainas jiems paprastai reikia mažiau priežiūros.

Pagrindinis garo turbinų pritaikymas yra elektros energijos gamyba (apie 86% pasaulyje pagaminamos elektros energijos pagaminama garo turbinomis), be to, jos dažnai naudojamos kaip laivų varikliai (įskaitant branduolinius laivus ir povandeninius laivus). Taip pat buvo pastatyta nemažai garo turbininių lokomotyvų

Garo variklis sename cukraus fabrike, Kuboje

Stacionarūs garo varikliai gali būti suskirstyti į du tipus pagal naudojimo būdą:

• Kintamos galios mašinos, tokios kaip valcavimo staklės, garo gervės ir panašūs įtaisai, kurie turi dažnai sustoti ir keisti kryptį.
• Jėgos mašinos, kurios retai sustoja ir neturi keisti sukimosi krypties. Tai galios varikliai elektrinėse, taip pat pramoniniai varikliai, naudojami gamyklose, gamyklose ir lyniniuose geležinkuose prieš plačiai naudojant elektrinę trauką. Varikliai mažai energijos naudojamas laivų modeliuose ir specialiuose įrenginiuose.
Čerepanovas Nižnij Tagilo gamykloje rūdos transportavimui 1834 m. Jis išvystė 13 mylių per valandą greitį ir gabeno daugiau nei 200 svarų (3,2 tonos) krovinių. Pirmojo geležinkelio ilgis siekė 850 m.

Garo variklių privalumai

Pagrindinis garo variklių privalumas yra tai, kad jie gali naudoti beveik bet kokį šilumos šaltinį, kad jį paverstų mechaniniu darbu. Tuo jie skiriasi nuo vidaus degimo variklių, kurių kiekvienai rūšiai reikia naudoti tam tikros rūšies kurą. Šis pranašumas labiausiai pastebimas naudojant branduolinę energiją, nes branduolinis reaktorius nepajėgus generuoti mechaninės energijos, o tik gamina šilumą, kuri naudojama garui, kuris varo garo variklius (dažniausiai garo turbinas), generuoti. Be to, yra ir kitų šilumos šaltinių, kurių negalima naudoti vidaus degimo varikliuose, pavyzdžiui, saulės energija. Įdomi kryptis – Pasaulio vandenyno temperatūrų skirtumo energijos panaudojimas skirtinguose gyliuose.

Kitų tipų išorinio degimo varikliai taip pat pasižymi panašiomis savybėmis, pavyzdžiui, Stirlingo variklis, kuris gali užtikrinti labai aukštą efektyvumą, tačiau yra žymiai didesni ir sunkesni nei šiuolaikinių tipų garo varikliai.

Garvežiai gerai veikia dideliame aukštyje, nes dėl žemo jų efektyvumas nemažėja Atmosferos slėgis. Garvežiai vis dar naudojami kalnuotuose Lotynų Amerikos regionuose, nepaisant to, kad lygumose juos jau seniai pakeitė daugiau šiuolaikiniai tipai lokomotyvai.

Šveicarijoje (Brienz Rothhorn) ir Austrijoje (Schafberg Bahn) pasiteisino nauji garvežiai, naudojantys sausą garą. Šio tipo garvežiai buvo sukurti iš XX a. ketvirtojo dešimtmečio Šveicarijos lokomotyvų ir mašinų gamyklų (SLM) modelių su daugybe modernių patobulinimų, tokių kaip ritininių guolių naudojimas, moderni šilumos izoliacija, lengvųjų alyvų frakcijų deginimas kaip kuras, patobulintos garo linijos ir kt. d. Dėl to šie lokomotyvai turi 60% mažesnės degalų sąnaudos ir žymiai mažesni priežiūros reikalavimai. Tokių lokomotyvų ekonominės savybės yra panašios į šiuolaikinius dyzelinius ir elektrinius lokomotyvus.




Kur W out - mechaninis darbas, J; Q in- sunaudotą šilumos kiekį, J.

Šilumos variklis negali būti efektyvesnis už Carnot ciklą, kai šiluma perduodama iš aukštos temperatūros šildytuvo į žemos temperatūros aušintuvą. Idealaus Carnot šiluminio variklio efektyvumas priklauso tik nuo temperatūrų skirtumo, o skaičiavimuose naudojama absoliuti termodinaminė temperatūra. Todėl garo varikliams maksimalus karštis T 1 ciklo pradžioje (pasiekiama, pavyzdžiui, perkaitinant) ir kiek įmanoma žema temperatūra T 2 ciklo pabaigoje (pavyzdžiui, su kondensatoriumi):




Garo variklio, išleidžiančio garą į atmosferą, praktinis efektyvumas (katilas įtrauktas) nuo 1 iki 8%, tačiau variklis su kondensatoriumi ir praplečiančiu srauto kelią gali pagerinti efektyvumą iki 25% ar net daugiau. Šiluminė elektrinė su perkaitintuvu ir regeneraciniu vandens šildymu gali pasiekti 30 - 42% naudingumo koeficientą. Kombinuoto ciklo jėgainės, kuriose kuro energija pirmiausia naudojama varant dujų turbiną, o po to į garo turbiną, gali pasiekti 50–60 % naudingumo koeficientą. CHP jėgainėse efektyvumas didinamas šildymo ir gamybos reikmėms naudojant iš dalies išnaudotus garus. Šiuo atveju sunaudojama iki 90% kuro energijos ir tik 10% nenaudingai išsklaido atmosferoje.

Tokie efektyvumo skirtumai atsiranda dėl garo mašinų termodinaminio ciklo ypatumų. Pavyzdžiui, didžiausias šildymo apkrova patenka ant žiemos laikotarpis, todėl žiemą termofikacijos efektyvumas padidėja.

Viena iš efektyvumo mažėjimo priežasčių yra ta Vidutinė temperatūra garai kondensatoriuje yra šiek tiek aukštesni už temperatūrą aplinką(susidaro vadinamasis temperatūrų skirtumas). Vidutinį temperatūrų skirtumą galima sumažinti naudojant kelių pralaidų kondensatorius. Ekonomaizerių, regeneracinių oro šildytuvų ir kitų garų ciklo optimizavimo priemonių naudojimas taip pat padidina efektyvumą.

Garo mašinose labai svarbi savybė yra ta, kad izoterminis plėtimasis ir susitraukimas įvyksta tada, kai pastovus slėgis. Todėl šilumokaitis gali būti bet kokio dydžio, o temperatūros skirtumas tarp darbinio skysčio ir aušintuvo ar šildytuvo yra beveik 1 laipsnis. Kaip rezultatas šilumos nuostoliai gali būti sumažintas iki minimumo. Palyginimui, temperatūrų skirtumai tarp šildytuvo arba aušintuvo ir darbinio skysčio Stirlinge gali siekti 100°C.

netradicinės mašinos

4-ajame Didžiosios Britanijos televizijos kanale nuo 1998 metų vyksta realybės šou „Scrapheap Challenge“ („Skambutis iš sąvartyno“), kuriame tarpusavyje varžosi dvi komandos po tris nuolatinius dalyvius ir vieną specialistą. Komandoms suteikiama 10 valandų, kad pagamintų duotą automobilį iš dalių, kurias jos randa laužyne, o tada surengiamos lenktynės. 2007 m. britų ir amerikiečių inžinierių komandos kūrė irklinį garlaivį Brunelio dvasia. Tuo pačiu metu britų komanda valdė garo mašiną elektrinė sistema su mikrojungikliais ir solenoidiniais vožtuvais. Jų garlaivis padidino greitį arti dyzelinis laivas Amerikos komanda.

Dar senovėje žmonės atkreipdavo dėmesį į tai, kad vandens garų srovė, išbėgusi iš padegto indo, sugeba išstumti jos kelyje esančią kliūtį (pavyzdžiui, popieriaus lapą). Todėl iškilus klausimui dėl variklio panaudojimo ekipažo judėjimui, jie nusprendė jame kaip darbinį skystį naudoti garus.

GARŲ KATILAS

Pirmąjį garo katilą 1698 m. pastatė anglas Thomas Savery. Tai buvo geležinis rezervuaras, po kuriuo krosnyje buvo kūrenama ugnis. Po kurio laiko vietoj cisternos pradėtas naudoti ilgas (iki 10 m) apie 1,5 m skersmens cilindras, kurį apjuosė mūru, po juo buvo kūrenama ugnis. Tokiuose katiluose karštomis dujomis išplautas paviršius buvo labai mažas. Todėl jie gamino labai mažai garo, o dėl to, kad karštos dujos daugiausia patekdavo į vamzdį, tokio katilo efektyvumas buvo labai žemas. Didžioji dalis kuro buvo sudeginta veltui.

XVIII amžiaus pradžioje. pakeista garo katilo konstrukcija. Vamzdžiais pradėjo tekėti karštos dujos, iš visų pusių apsuptos vandens. Tokie katilai buvo vadinami „dujiniais vamzdžiais“ ir pradėti plačiai naudoti garvežiuose ir garlaiviuose.

XIX amžiaus pabaigoje. buvo išrasti vienkartiniai katilai. Juose esantis vanduo, judėdamas vamzdžiais, virto garais: viena vertus, vanduo tiekiamas į vamzdžius, kita vertus, išeina garai.

Drais veikianti mašina. 1816 m

Garo variklį sukūrė James Watt 1774–1784 m. Iki XIX amžiaus pabaigos. tai buvo praktiškai vienintelis universalus variklis ir suvaidino didžiulį vaidmenį plėtojant transportą.

GARŲ VARIKLIS

Garo variklio išradimas buvo postūmis tolimesnei transporto priemonių plėtrai. Šimtą metų tai buvo vienintelis pramoninis variklis, kurio universalumas leido jį naudoti gamyklose, geležinkeliuose ir laivynuose. Pirmuosiuose automobiliuose buvo sumontuoti ir garo varikliai. Transporte jie dirbo iki šeštojo dešimtmečio. 20 a Kai kuriose šalyse garlaiviai ir garvežiai naudojami ir šiandien.

Pirmąjį garo variklį 1784 m. pastatė James Watt. Pagrindinė jo dalis buvo cilindras, iš abiejų galų uždarytas dangčiais. Cilindrų dangteliuose buvo skylės, pro kurias patekdavo garai. Iš pradžių įleisdavo iš vienos pusės, o stūmokliui pasiekus priešingą cilindro galą – iš kitos.

Garo variklis yra prietaisas, atliekantis mechaninius judesius, kad paverstų garo energiją. Darbinis skystis tokiose mašinose yra garai.

EKIPAŽAS SU GARO VARIKLIU

Teoriškai užduotis sukurti automobilį, tai yra, vagoną, kuris važiuotų pats, jau buvo beveik išspręstas. Reikėjo tik pastatyti vežimą su valdymo mechanizmu, kurį pajudino jame esantis variklis. XVIII amžiuje. tokiu varikliu galėjo tapti tik garo mašina.

Pirmą kartą šią mintį išsakė Denisas Papinas ir Thomas Severi – jėgos vieneto „arklio galios“ autoriai, tačiau, deja, jie negalėjo patvirtinti savo minčių praktiškai. Teoriškai išlikę Severi ir Watt angliškų projektų įgyvendinimas prancūzui Nicolas Joseph Cugno buvo sėkmingas.

Cugno gimė 1725 m. Lotaringijoje. Jis buvo gerai išsilavinęs ir nuo vaikystės rodė išskirtinį susidomėjimą technologijomis. Deja, jis neturėjo kapitalo, kuris leistų jaunuoliui atsiduoti išradimams. Norėdamas tapti finansiškai nepriklausomas, Kuno įstoja į kariuomenę ir netrukus gauna inžinierių kariuomenės kapitono laipsnį. Jau tada jis pademonstravo gilių žinių apie šiuolaikinių įtvirtinimų statybą ir pakeliui atliko nemažai vertingų išradimų. Kai kurie jo projektai išliko iki šių dienų.

Inžinierius detaliai domėjosi garo mašinos pritaikymu „bežirginei įgulai“ vairuoti, puikiai išmanė „Papin“ variklio konstrukciją ir daugybę „Watt“ garo mašinų. Deja, per dideli šių konstrukcijų matmenys neleido jų pastatyti ant vagono. Cugno pradėjo kurti savo garo variklį mažas dydis. Bet kadangi sukurti projektai vis dar buvo per dideli, išradėjas netrukus buvo priverstas nutraukti darbus, kuriems nebeužteko lėšų, o bandymai gauti papildomą finansavimą iš vyriausybės nepasiteisino.

Nežinomo menininko pagal Izaoko Niutono nurodymus sukurtame piešinyje pavaizduotas supaprastinto vežimo įtaisas, judėjimui panaudojantis garų srovės reaktyviąją galią.

Tačiau 1764 m., kai išradėjas buvo pasiruošęs visiškai atsisakyti savo svajonės išsipildymo, jam nusišypsojo sėkmė. Pakartotinis prašymas surengti audienciją pas gynybos ministrą buvo patenkintas. Natūralu, kad ministras neketino domėtis Cugno darbais ir projektais, tačiau pavedė daug apie mechaniką išmanančiam generolui de Gribievui susipažinti su išradimu. Bendras, išskirtinai protingas ir protingas žmogus, iš karto suprato, kokią revoliuciją kariuomenėje gali padaryti „mechaninis mulas“ kaip artilerijos traktorius. Jis palaikė idėją sukurti Cugno mašinos prototipą. Tačiau pirmųjų bandomųjų važiavimų teko laukti penkerius metus. Jos buvo surengtos Briuselyje, dalyvaujant nedideliam skaičiui žiūrovų, visiškai sėkmingai. Šių bandymų rezultatai leido surengti automobilio demonstraciją Paryžiuje, į kurią buvo pakviestas Prancūzijos gynybos ministras.

Pirmasis automobilis, vadinamasis mažasis vežimėlis Cuno, su savo vardą„Fardier“ kelyje išvystė 4,5 km/h greitį, bet tik 12 minučių, nes daugiau neužteko vandens ar garų. Reikėjo pripildyti katilą vandens ir iš naujo pakurti ugnį po juo, nes pirmame automobilyje net nebuvo pakuros. Nepaisant jo trūkumų, ministrui vežimas taip patiko, kad jis liepė nedelsiant pradėti statyti patobulintą ir padidintą kopiją, kurią būtų galima pagaminti dideliais kiekiais naudoti kariuomenėje patrankoms gabenti.

Pirmasis pasaulyje garo automobilis, kurį 1769 m. pastatė Cugno.

Garsus prancūzų išradėjas Nicolas Joseph Cugno vienas pirmųjų pabandė panaudoti garo mašiną transporto reikmėms. 1769 m. Cugnot pastatytas garo vežimas dabar saugomas Menų ir amatų muziejuje Paryžiuje, o jo atvaizdas tapo Prancūzijos automobilių inžinierių draugijos emblema.

Gavęs savo žinioje 20 000 frankų kaip atlygį už pirmąjį dizainą, Cugnot entuziastingai ėmėsi darbo. 1770 metų pabaigoje naujas, galingesnis Cugno garo automobilis buvo išbandytas dalyvaujant oficialiems karo ekspertams. Jie padarė pagirtiną išvadą, kai traktorius visiškai įvykdė jam pavestas užduotis, nors jo greitis neviršijo 4 km/h vietoj reikalaujamų 15. Judėjimas buvo nenutrūkstamas, nes katilas turėjo savo pakurą ir neprivalėjo pakurstykite ugnį ant žemės. Be to, Cugno jau buvo sugalvojęs, kaip padidinti greitį bent iki karinių kolonų žygio greičio, kad artilerija neliktų nuošalyje. Tolesnis naujovės likimas ir didelės garo traktorių serijos užsakymo gavimas priklausė nuo oficialaus veikiančios mašinos demonstravimo aukščiausios valstybės valdžios ir aristokratijos akivaizdoje.

Pagaliau atėjo demonstracijos diena. Cugno, kaip įprasta, užėmė vairuotojo vietą. Pajudinęs svirtį ir atidaręs garų vožtuvą, jis abiem rankomis suėmė už vairo, todėl posūkyje reikėjo taikyti labai didelę jėgą, kurią teko ištaisyti sekančiuose pavyzdžiuose. Vežimėlis, šnypšdamas nuo iš cilindrų besiveržiančių garų, stebint susirinkusių žiūrovų šūksniams, dideliu greičiu važiavo gatve. Pagaliau sėkmė! Bet kas tai? Vežimėlis nulėkė nuo kelio ir rėžėsi tiesiai į sieną! Užstrigo valdymo mechanizmas. Sustabdyti!

Deja, Cugno neužteko jėgų laiku pasukti priekinį ratą su virš jo pritvirtintu garo varikliu ir sunkiu vandens pripildytu boileriu. Jis buvo sutrikęs ir pamiršo apie galimybę sustabdyti vežimėlį tiesiog išjungiant garų tiekimą. Peršokęs vežimėlis su visa savo trijų tonų mase atsitrenkė į sieną ir sudaužė jį į plytas. Masyvus vandens katilas sprogo, kaip rašė to meto laikraščiai, „su riaumojimu visame Paryžiuje;“. Sumaišties viduryje jie pastūmė vieną iš svarbių pareigūnų, užlipo ant karališkojo teismo maršalkos kojos ir numušė kepurę nuo gynybos ministro galvos ...

Pasipiktinimas buvo vieningas. Susirinkusieji išreiškė savo nepasitenkinimą visu balsu. Kad ir kaip išradėjas bandė paaiškinti šio nemalonaus incidento priežastis, tolesni bandymai buvo sustabdyti.

Laimei, „Cugno“ karučiui daugelio tokių techninių naujovių likimas neištiko, sąvartyne jis nesupūva ir nerūdija. 1794 m. jis buvo perduotas „visų menų ir amatų rūšių mašinų, įrankių, modelių, brėžinių ir aprašymų saugyklai“, kuri tais metais pasirodė kaip dar viena mechaninė įdomybė.

Vėliau ji užėmė pagrindinę vietą Paryžiaus meno ir amatų muziejuje, o jos įvaizdis tapo Prancūzijos automobilių inžinierių draugijos emblema. Cugno tėvynėje, Lotaringijoje, jam buvo pastatytas paminklas, kur 1969 metais iškilmingai paminėtas „garo vežimėlio“ dvišimtis.

XIX amžiaus pradžioje. atsirado ir sparčiai vystėsi geležinkeliai. Tačiau dėl to, kad reikėjo nutiesti bėgius garvežiui, to nebuvo galima padaryti visoje valstybėje.

Krovinių ir keleivių gabenimui į geležinkelį pradėtos plačiai naudoti įgulos. Iki to laiko garo vagonų galia, palyginti su Cugno vagonu, išaugo 10 kartų, gerokai sumažėjo transporto priemonių dydis ir degalų sąnaudos. Tačiau bevėžis garo transportas, priešingai nei geležinkelis, vystėsi nepakankamai greitai. Istorija žino tokį atvejį, kai eksperimentų su garo mašina metu bažnyčia įtarė Williamą Murdochą bendraujant su piktosiomis dvasiomis ir išradėjui teko nutraukti visus darbus.

Taip pat kilo skandalas dėl garo mašinų, susijusių su tuo, kad Jamesas Wattas apkaltino savo buvusį darbuotoją Richardą Trevithicką, kuris planavo įrengti garo mašiną savo vagone, pavogęs Boltono ir Watto idėjas. Wattas netgi bandė priimti Anglijos parlamentą įstatymą, draudžiantį pavojingas garo transporto priemones. Jam nepavyko, bet Trevithickui kažkaip teko nutraukti visus darbus. Taip buvo dėl nebuvimo netoli Londono geri keliai tinkamas jo garo komandai. Visas Trevithicko turtas buvo išleistas valant pėdsakus nuo akmenų ir medžių; beviltiškas išradėjas mirė skurde. Tik 20-aisiais. XIX amžiuje, gerokai pagerėjus kelių kokybei, Anglijoje vėl pradėjo atsirasti garo vagonai.

Laikui bėgant prie vagono buvo pritvirtintas vagonas su kuro ir vandens atsargomis. Tai leido penkiolikos vietų garo autobusams atlikti apie 700 skrydžių ir įveikti beveik 7 tūkstančius km 30 km/h greičiu. Kai tik garo autobusai pradėjo drąsiau elgtis keliuose, atsirado nauja kliūtis. Arklio traukiamo pašto ir keleivinio transporto savininkai, pamatę rimtą konkurentą garo automobiliuose, įtikino Anglijos parlamentą, kad automobiliai gadina kelius. Vyriausybė įvedė mokesčius garo automobiliams. Triuškinamu smūgiu bet kokių mechaninių vagonų savininkams tapo parlamento priimtas „Kelių lokomotyvų įstatymas“, kuris sunaikino svarbiausią garo transporto privalumą – greitį, apribodamas jį iki 15 km/val.

Garvežys - lokomotyvas su nepriklausoma garo jėgaine (garo katilas ir garo mašina), judantis palei nutiestus bėgius. Pirmuosius garvežius Didžiojoje Britanijoje 1803 m. sukūrė R. Trevithickas, o 1814 m. J. Stephensonas. Rusijoje pirmąjį garvežį 1833 metais pastatė tėvas ir sūnus Čerepanovai.

Trevithicko ir Vivanto 1803 m. pastatyto „kelių lokomotyvo“ brėžinys

1865 m., kai geležinkeliai savo tinklu apėmė didžiąją Anglijos teritorijos dalį, jų savininkai kartu su arklių transporto savininkais sudavė paskutinį smūgį garo vežimams. Nuo šių metų turėjo būti garo mašinos priemiesčių zonose keliai juda 7 km/h greičiu, mieste – iki 4 km/h. Be to, prieš garo vagoną turėjo bėgti specialus asmuo su raudona vėliava, įspėjantis visus apie artėjantį pavojų.

Taigi Anglijoje tokia transporto rūšis kaip garo autobusai buvo sunaikinta kelis dešimtmečius. Tačiau garvežiai, varomi to paties garo variklio, toliau netrukdomi riedėjo bėgiais ir buvo naudingi jų savininkams. Priimtas įstatymas buvo sušvelnintas tik 1878 m., o visiškai panaikintas 1896 m., kai dešimtys šimtų automobilių su benzininiai varikliai.

Garo variklių atsiradimas paskatino tolesnį dviračių vystymąsi ir motociklų atsiradimą. Manoma, kad pirmąjį motociklą 1868 metais sukūrė prancūzas Erne'as Michaud. Jis turėjo mažą garo variklį, labai didelį priekinį ratą ir labai mažą galinį ratą. Garo variklis veikė nepatikimai, o apsauginiam tinklui Michaudas savo atžalai uždėjo pedalus su priekinių ratų pavara. Tačiau jis greitai nusivylė savo kūryba ir pradėjo užsiimti tik dviračiais. Rusija taip pat neatsiliko nuo bendro entuziazmo garo mašinoms. Ir nors Rusijoje buvo nemažai garo automobilių kūrimo projektų, tik keli buvo įgyvendinti praktiškai. Pirmiausia labiausiai realus projektas tapo Kazimiro Jankevičiaus „greituoju katinu“, datuojamu 1830 m. Tačiau jis niekada nebuvo pastatytas, nepaisant to, kad, pasak autoriaus, jis galėjo išvystyti iki 30 km/val.

Pirmasis garo ratinis traktorius Rusijoje buvo pagamintas 1874 m. Maltsevsky gamykloje Liudinove. Angliškas automobilis „Evelyn Porter“ buvo paimtas kaip prototipas, tačiau rusiškas traktorius pasirodė galingesnis ir sunkesnis. Be to, jis buvo pritaikytas dirbti su mediena, o ne su anglimi. Iš viso buvo pagaminti septyni tokie traktoriai.

Kaip ir Prancūzijoje, Rusijoje karinis skyrius rodė didelį susidomėjimą garo traktoriais. Kai tik Rusijoje pasirodė pirmasis baronas Buxgevdenas už savo dvarą netoli Rygos įsigytą rutierį, kariškiai jį išbandė. „Thomson sistemos“ garo traktorius atlaikė išbandymą, o 1876 m., išbandžius dar kelis ruterių modelius, buvo nuspręsta juos įsigyti Rusijos kariuomenės reikmėms.

Kitas garo automobilis po Maltsevskio gamyklos ruterių buvo pastatytas 1901 m. Maskvos dviračių gamyklos keleivinis garo automobilis Duks. Šis automobilis yra gana sėkmingas dizainas buvo atliktas ne tik bėgimas iki Krymo ir atgal, bet ir pakilimas į Ai-Petri. Tačiau garo automobiliai Rusijoje nespėjo įsitvirtinti. Paskutinis bandymas šia kryptimi buvo dviejų garų statyba 1949 m sunkvežimiai NAMI-012. Bandymai patvirtino mašinų našumą ir ilgaamžiškumą, tuo tarpu jų vairavimo charakteristikos nebuvo prastesnės nei dyzelinio sunkvežimio.

Rutier yra garo traktorius, galintis vilkti specialius vagonus, platformas ar priekabas.

Po prancūzo Erne Michaud dviračio su varikliu (motociklo) problemos ėmėsi amerikiečių išradėjas Sylvesteris Ruperis. Savo konstrukcijoje jis sumontavo dviejų cilindrų garo mašiną, kurios nuolatiniam veikimui reikėjo nuolat laikyti ugnį krosnyje, kad vanduo visą laiką virtų. Ruper pagamino keliolika šių motociklų, tačiau nepavyko parduoti nė vieno ir šį technikos stebuklą parodė mugėse. Per vieną iš pasirodymų jis mirė nuo sudaužytos širdies.

Medinis autotraukinys su traktoriumi NAMI-012.

Maksimalus greitis – 42 km/h, malkų atsargų bunkeriuose užteko 80 km.

Grįžkime į XIX amžiaus pabaigos Prancūziją. Čia šiuo metu antrą kartą gimė garo automobiliai. Varikliuose vietoj anglies krosnių buvo sumontuoti žibalo degikliai, dabar jiems nereikėjo tiekti anglies ir ilgai šildyti. Leonas Serpollet (1858-1907) savo garo vežimo modelyje vandens katilą pakeitė ilgu, ne kartą lenktu vamzdžiu – serpantinu. Tai buvo tikra sėkmė, nes toks pakeitimas leido sumažinti sunaudojamo vandens kiekį. Be to, Serpolle universalui buvo sumontuotos elastinės padangos, kurios padidina kelionės komfortą ir specialus mechanizmas jungiantis garo variklio veleną ir varančiuosius ratus – kardanas. Jis gavo savo pavadinimą iš italų išradėjo Gerolamo Cardano ir leido perkelti sukimąsi iš stacionarios garo mašinos į vagono ratus, siūbuojančius ant spyruoklių.

Bolly tėvo ir sūnaus garo vežimai buvo pastatyti taip pat. Liedamas varpus, tėvas Bolli susidomėjo metalo apdirbimo technologijos studijomis, o vėliau – įvairių staklių konstravimu. 1867 metais Paryžiuje vykusioje parodoje dviračiai ir garo omnibusai partrenkė dvidešimtmetį jaunuolį.

Amadeus Bolli kilo mintis sukurti asmeninį garo vagoną, kuris, kaip rašė pats meistras, „suteiktų dviračio patogumą vyresnio amžiaus žmonėms ir toli nuo sporto“. Prasidėjęs Prancūzijos ir Prūsijos karas kuriam laikui atidėjo šios idėjos įgyvendinimą, tačiau jau 1875 metais Paryžiuje buvo pademonstruotas pirmasis Bolli garo variklis. Tai buvo garinis autobusas, skirtas 12 vietų ir vadinosi „Paklusnus“. Bendra 5 tonų masės garo mašina 1 km sunaudojo 2,5 kg anglies ir 14 litrų vandens. Pagal šiuos rodiklius Bolly pavyko 1,5–2 kartus aplenkti panašius britų garo omnibusus. Priekyje sėdėjo traukinio vadovas (pagal tų metų terminiją - konduktorius), o už - stokeris (vairuotojas), aptarnavęs garo katilą. Keturių cilindrų garo variklis (tiksliau, du dviejų cilindrų) lygiu horizontaliu keliu leido pasiekti iki 40 km/h greitį.

Bolli toliau tobulino savo garo vagoną ir po kurio laiko davė jo daugiau tradicinė išvaizda. Jo naujas modelis, pagamintas 80-aisiais. 19-tas amžius ir vadinosi „Nauja“, turėjo dar daugiau didelio našumo. Omnibuso masė siekė 3,5 tonos, o 1 km kelio jam prireikė 1,5 kg anglies ir 7 litrų vandens. Savo greičio charakteristikomis Bolly automobilis galėtų konkuruoti net su naujai pasirodžiusiais benzininiais automobiliais. Beje, jei garo mašiną išmestume, tai pagal konstrukciją ir išvaizda Bolli vagonas atrodė panašesnis modernus automobilis nei pirmieji benzininiai „bežirginiai vežimai“, oficialiai laikomi automobiliais. Jo konstrukcijoje netgi buvo tokie elementai kaip nepriklausoma ratų pakaba ir metalinis kėbulas, kurie automobiliuose paplito tik 30-ųjų viduryje. 20 a

Ateityje garo variklis dažnai buvo naudojamas kaip lengvų triračių ir keturių ratų vežimėlių variklis. Prancūzijoje tai padarė Leonas Serpollet ir gamykla „De Dion-Bouton and Trepardou“. Vertikalaus vamzdžio katilo naudojimas yra daug mažesnis nei įprastas, tai leido sumažinti variklio masę, supaprastinti priežiūrą ir pašalinti sprogimo pavojų. Gauti maži, vežimėlį primenantys keturių vietų garo vežimėliai buvo labai populiarūs XX amžiaus pradžioje. Prancūzijoje ir ypač JAV, kur garo automobiliai buvo gaminami iki 30-ųjų pradžios.

Omnibusas – kelių vietų karieta, kuri reguliariai važinėjo miestuose ir tarp miestų. Vienas pirmųjų viešojo transporto pavyzdžių.

1533 m., dar būdamas medicinos studentas, italų matematikas ir filosofas Gerolamo Cardano (1506-1576) pasiūlė būdą sujungti du besisukančius velenus kampu vienas kito atžvilgiu. Dėl šio atradimo žmonija jau penktą amžių naudoja kardaninę transmisiją.

Paklusnus garo variklis, kurį 1875 m. sukūrė Amadeusas Bolli

Triratis garo variklis Serpolle. 1891 m

Pirmojo rusiško garvežio, kurį 1833 m. pastatė mechanikai tėvas ir sūnus Čerepanovai, modelis.

Tačiau nepaisant visų patobulinimų, XIX amžiaus antrosios pusės garo automobiliai. liko labai nepatogu naudoti. Vairuotojas turėjo turėti tokias pačias žinias ir įgūdžius kaip ir vairuotojas

geležinkelis.

Tai lėmė tai, kad garo variklis buvo praktiškai nepasiekiamas masiniam vartotojui. Nepaisant to, būtent ji atliko svarbų vaidmenį kuriant automobilių technologijas. Šios mašinos dėka tai buvo įrodyta reali galimybė buvo išbandytas ir tobulinamas mechaninis ekipažo judėjimas, įvairūs būsimo automobilio mechanizmai. Nuo garo mašinų laikų pas mus taip pat išliko žodis „chauffeur“ (anksčiau buvo rašomas per du „f“), kuris prancūziškai reiškia „stokeris“. Ir nors ant automobilio nebėra nei katilo, nei pakuros, šiuolaikinis vairuotojas dažnai vadinamas vairuotoju.

Iki XX amžiaus pradžios. garo varikliai galėjo pasiekti 15 milijonų W galią, o jų veleno sukimosi greitis siekė 1000 aps./min. Viename iš savo vėlesnių automobilių Serpollet 1902 m. pasiekė pasaulio automobilio greičio rekordą – 120 km/val. Po metų jis pasiekė dar vieną rekordą – 144 km/val. O po dvejų metų, 1905-aisiais, amerikietis F. Marriottas garo automobilyje viršijo 200 km/val.

Atrodė, kad dar šiek tiek ir garo mašina bus visų pripažinta ir laimės savo ateitį. Serpollet ir kitų automobilių dizainerių pastangos buvo pagirtos, o žmonės toleravo garo mašinų priežiūros vargus.

80-aisiais. 19-tas amžius pasirodė benzinu varomų transporto priemonių. Pagrindinis jų privalumas buvo mažas svoris ir greitas paleidimas, nors jie neturėjo daug trūkumų, nuo kurių garo varikliai jau buvo „išgydyti“.

Nepaisant visų mokslininkų ir inžinierių pastangų išsaugoti garo mašinas, jos nebeatitiko šiuolaikiniai reikalavimai. Garo varikliai buvo sunkūs, dideli, reikalingi didelis skaičius kuro ir vandens bei nežadėjo tolesnio efektyvumo didinimo. Transporte juos vis dažniau išstūmė tie, kurie atsirado XIX amžiaus pabaigoje. vidaus degimo varikliai.

Vienas pirmųjų omnibusų Niujorko gatvėse.

DVIRAČIŲ TRANSPORTO PRIEMONIŲ GIMIMAS

Lygiagrečiai su pirmųjų automobilių kūrimu išradėjai toliau tobulino motociklų dizainą ir juose sumontuotus variklius. Dauguma įdomus darbasšioje srityje buvo prancūzų inžinieriaus Louiso Guillaume'o Perrault, kuris sukūrė savo garo motociklą, prietaisai. Jis, kaip ir jo tautietis Erne'as Michaudas, pradėjo nuo dviračio, 1868 m. įrengęs jį dideliu smagračiu, kurio dėka motociklininkas galėjo tam tikras laikas judėti impulsu. Po metų Perrault savo projektuose pradėjo naudoti vieną vamzdinį rėmą.

Revoliucinis buvo Louis Perrault sukurtas dviratis su elektrine pavara ant galinio rato. Bet tai buvo tuo metu, kai elektrotechnika dar tik kūrėsi, o gerų elektros variklių dar nebuvo, tad fantastiškas tuo metu tiko projektas liko popieriuje.

Visų šių išradimų rezultatas – 1871 m. Perrault sukurtas garo variklis dviračiui. Po kurio laiko motociklas buvo pagamintas ir išbandytas kelyje. Degiklio kuras turėjo būti alkoholis, žibalas arba daržovių aliejus. Variklis yra vieno cilindro garo variklis. Išilgai rėmo buvo pritvirtintas darbinis cilindras, o skersai rėmo buvo degalų ir vandens bakai. Specialaus reguliatoriaus pagalba buvo galima keisti į cilindrą tiekiamo garo kiekį, taip keičiant motociklo greitį. Perrault automobilio stabdžių nebuvo.

Rėmo pagrindas buvo storas išlenktas vamzdis, kuris buvo pritvirtintas prie vairo kolonėlės ir perduotas prie galinio rato. Ratų ratlankiai buvo mediniai, iš išorės dengti metalu. Adatos taip pat buvo metalinės. Balnas buvo pritvirtintas prie ilgos spyruoklės ir galėjo judėti išilgai automobilio – vasarą į priekį, kad atsitrauktų nuo įkaitusio variklio, o žiemą atgal, kad nuo jo sušiltų. Perrault pasiūlė savo atžalai už tris tūkstančius frankų. Tačiau, deja, Prancūzijos ir Prūsijos karo išvakarėse jo išradimas negalėjo laimėti gerbėjų ir uždirbti pelno.

Perrault motociklas turėjo vamzdinį rėmą su pritvirtintu darbiniu cilindru ir degalų bei vandens bakais.

"Motorinis motociklas" su mediniu rėmu.

Verta paminėti dar vieną „garo ciklų“ išradėją – amerikietį Louisą Coplandą. 1884 m. jis pastatė antrą variklį priešais vairuotoją virš mažo priekinio rato, kad sumažintų galinį ratą (vairuotojo svoris plius variklio svoris). Šis motociklas galėjo įsibėgėti iki 18 km/h, lėkdamas gatvėmis kaip „pragaro velnias“ ir gąsdindamas miestiečius. Vėliau Coplandas įkūrė savo motociklų gamybos įmonę.

Ateityje motociklų kūrimas sustojo. Jų gamyboje dalyvaujantys žmonės susidūrė su ta pačia problema, kaip ir automobilių meistrai – su lengvo ir ekonomiško variklio trūkumu. Tik vidaus degimo variklio atsiradimas radikaliai pakeitė situaciją, suteikdamas galingą impulsą tolesnei šio variklio plėtrai. originali išvaizda transporto.