10186

Техника XVII - XVIII вв. Создание и использование паровой машины

Научная статья

Логика и философия

Техника XVII-XVIII вв. Создание и использование паровой машины На протяжении практически всего XVII в. главным источником энергии оставался водяной двигатель. О его потенциальных возможностях свидетельствует крупнейшая гидротехническая установка сооруженная на реке Сена

Русский

2013-03-21

43.5 KB

12 чел.

Техника XVII - XVIII вв. Создание и использование паровой машины

На протяжении практически всего XVII в. главным источником энергии оставался водяной двигатель. О его потенциальных возможностях свидетельствует крупнейшая гидротехническая установка, сооруженная на реке Сена в 1682 г. Она состояла из 13 колес диаметром по 8 м, служивших для привода в действие более 200 насосов. С их помощью подавалась вода на высоту до 160 м для обеспечения функционирования фонтанов Версаля грандиозного дворцово-паркового комплекса в пригороде Парижа. Вместе с тем главным стимулом использования энергии воды служило растущее фабричное производство. В большей степени это относилось к Англии, где бурно развивалась текстильная промышленность.

К началу XVIII в. возможности гидравлического двигателя оказались исчерпанными. Постоянный рост промышленного производства привел к необходимости поиска новых источников энергии. Учитывая достижения естественных наук того времени, можно с уверенностью сказать, что время создания парового двигателя было исторически предопределено. Действительно, в 1698 г. английский инженер Томас Севери сконструировал первую в мире паровую машину. Единственным ее назначением была откачка воды из шахт, поэтому за ней закрепилось название «Друг рудокопа» Мощность машины составляла всего 3 л. с, (лошадиные силы). Она была крайне неэкономичной и взрывоопасной. Эти недостатки попытался устранить Томас Ньюкомен. В 1711 г. он создал пароатмосферную машину мощностью 8 л. с. Она потребляла в трое меньше топлива и имела в 8 раз большую производительность труда. Безопасность ее использования гарантировал предохранительный клапан, через который выходил лишний пар. Машины Ньюкомена получили довольно широкое распространение в Англии, а затем в Германии и Франции. Однако область их применения по-прежнему ограничивалась процессом откачки воды.

Первый в мире универсальный паровой двигатель изобрел русский механик И. И. Ползунов (1728 - 1766 гг.). Он родился в Екатеринбурге в семье рядового солдата. Окончив горнозаводскую школу, Ползунов стал трудиться на уральских профильных предприятиях. За успехи в овладении специальностью его перевели на Алтай в Колывано-Воскресенский горнопромышленный округ, находившийся в ведении императорского кабинета. Работу на Барнаульском заводе Ползунов совмещал с самообразованием. Он изучал труды М..В, Ломоносова и Д, Папена. Ознакомившись с изобретениями Т. Севери и Т. Ньюкомена, Ползунов решил создать принципиально новую паровую машину непрерывного действия.

В апреле 1763 г. в канцелярию Екатерины II поступила докладная записка с проектом данного изобретения. Непрерывность работы двигателя достигалась автором путем применения двух цилиндров, поршни которых поочередно передавали ход на общий вал. Такое решение проблемы стало революционным переворотом в области прикладной механики, поскольку непрерывность действия паровых машин способствовала их универсализации, т. е. использованию в различных отраслях экономики. Однако приближенные Екатерины II этого понять не смогли. Через семь месяцев вышел специальный указ императрицы, в котором предписывалось наградить автора уникального изобретения щедрой денежной премией и повысить его в чине. Между тем в документе ничего не говорилось о необходимости промышленного внедрения проекта Ползунова. Правда, один из пунктов указа гласил о желательности командировать автора на учебу в Академию наук. В случае его исполнения И. И. Ползунов вполне мог встретиться в Санкт-Петербурге с MB. Ломоносовым, и тогда судьба русской паровой машины могла быть иной. В это время Ломоносов сам занимался изобретательством. Он конструировал плавильную и стекловаренную печи, пытался создать машину для получения атмосферного электричества и громоотводное устройство, уделял внимание усовершенствованию парового двигателя.

Местное начальство не нашло возможным отлучать И. И. Ползунова от выполнения непосредственных обязанностей, не проявив серьезной заинтересованности в его изобретении. Даже в такой ситуации Ползунов при поддержке немногочисленных помощников все же собирает свою машину. Но проверить ее в действии не успевает. Испытание машины состоялось через четыре дня после кончины механика. Проработав почти два месяца, она принесла прибыль в 12 тыс. р. Затем котел дал течь, устранением которой никто никогда не занимался. 21 июля 1768 г. комиссия Академии наук приняла решение поместить машину Ползунова в кунсткамере, но и там она не сохранилась.

Заграницей проект универсального парового двигателя появился в начале 70-х гг. 17 в. Он принадлежал английскому теплотехнику Джеймсу Уатту. К 1778 г. в г. Сохо вблизи Бирмингема была построена паровая машина с непрерывным вращательным движением. В 1781 г. это изобретение получило патент. Область применения универсальных паровых двигателей постоянно расширялась. Они использовались для привода всевозможных станков на предприятиях Англии. В 1785 г там уже действовали 144 таких машины обшей мощностью 2009 л. с. Они получили распространение и в других странах Европы.

В конце XVIII в. возникло вполне закономерное стремление использовать паровой двигатель на транспорте. Первую попытку применить его для передвижения по воде предпринял французский изобретатель Дени Папен. Он изготовил паровую лодку, модель которой оказалась неудачной и развития не получила. Более удачлив был Роберт Фултон. Находясь в США, он построил колесное судно «Клермонт», приводимое в движение паровым двигателем мощностью 20 л. с. В августе 1807 г. оно совершило рейс от Нью-Йорка до Олбани протяженностью 280 км. Дальнейшее развитие пароходства стало продвигаться довольно быстро. В 1813 г. появился первый пароход в России под названием «Елизавета». Параллельно осуществлялись попытки использовать паровой двигатель в наземном транспорте. В 1802 г. Ричард Тревитик сконструировал и испытал автомобиль на паровой тяге, а через год поставил его на рельсы. Получившийся паровоз мог вести состав с грузом до 10 т. со скоростью 8 км в час. Однако Тревитик так и не вошел в историю техники в качестве основателя локомотивостроения.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

18145. Методы расчета чувствительности приемного оптического модуля (ПРОМ) 196.27 KB
  Лекция 12. Методы расчета чувствительности приемного оптического модуля ПРОМ Приемный оптический модуль включает: фотодиод pin или лавинный фотодиод; предварительный усилитель; блок автоматической регулировки усиления. Малошумящий усилитель вып...
18146. Принципы действия волоконно-оптических датчиков (ВОД) физических величин 1.24 MB
  Лекция 13. Принципы действия волоконнооптических датчиков ВОД физических величин. ВОД делятся на два типа: датчики в которых волокно используется в качестве линий передачи сигнала; датчики в которых волокно является чувствительным элементом. Датчик
18147. Способы компенсации дрейфа ВОД 2.6 MB
  Лекция 14. Способы компенсации дрейфа ВОД. ВОД для измерения механических величин Недостатком ВОД является дрейф нуля. Известны следующие способы компенсации дрейфа нуля: преобразование переменного тока в постоянный рис.14.1 а. При этом переменная сост
18148. Датчики для измерения электрических величин 2.22 MB
  Лекция 15. Датчики для измерения электрических величин. ВОД с волокном в качестве чувствительного элемента Датчик магнитного поля на основе эффекта Фарадея Схема датчика магнитного поля на основе эффекта Фарадея показана на рис.15.1. Рис.15.1. Схема датчика магнитн...
18149. Волоконный гироскоп. ВОД ионизирующих излучений 246.61 KB
  Лекция 16. Волоконный гироскоп. ВОД ионизирующих излучений. ВОД с волоконными жгутами передающими излучение Волоконный гироскоп Волоконный гироскоп основан на эффекте Саньяка. Он обладает рядом достоинств по сравнению с обычным гироскопом а именно: просто
18150. Основные характеристики диэлектрических световодов для интегральной оптики 358.04 KB
  Лекция 17. Основные характеристики диэлектрических световодов для интегральной оптики. Схемонесущие материалы в интегральной оптике Интегральная оптика ИО – это оптика тонких пленок технология изготовления элементов ИО схожа с технологией изготовления элементо
18151. Классификация интегрально-оптических элементов и схем 1.23 MB
  Лекция 18. Классификация интегральнооптических элементов и схем Все интегральнооптические элементы ИОЭ разбиты на 3 класса: структурные элементы; интегральнооптические схемы первого уровня интеграции; интегральнооптические схемы второго уровня интег...
18152. Интегральные оптические схемы (ИОС) первого уровня интеграции 220.84 KB
  Лекция 19. Интегральные оптические схемы ИОС первого уровня интеграции К этому классу относятся ИОС способные выполнять оптические магнитооптические электрооптические и некоторые другие функции. Конструктивно ИОС состоят из нескольких структурных элементов.
18153. Интегральные оптические системы (ИОС) второго уровня интеграции 290.6 KB
  Лекция 20. Интегральные оптические системы ИОС второго уровня интеграции Такие схемы являются совокупностью двух или более ИОС первого уровня интеграции. Они как правило представляют собой трехмерное волноводное оптическое образование в единой оптической монолит