История паровых двигателей

{"document": [{"text": [{"type": "attachment", "attributes": {"presentation": "gallery"}, "attachment": {"caption": "", "contentType": "image/png", "filename": "image.png", "filesize": 320548, "height": 509, "pic_id": 831594, "url": "https://storage.yandexcloud.net/pabliko.files/article_cloud_image/2024/02/29/image_FsDIaOc.jpeg", "width": 712}}], "attributes": []}, {"text": [{"type": "string", "attributes": {}, "string": "Паровые двигатели сыграли ключевую роль в формировании современного мира. Они были первым типом двигателей, получившим широкое распространение. Впервые изобретенные Томасом Ньюкоменом в 1705 году, они были значительно усовершенствованы к 1769 году благодаря Джеймсу Уатту."}], "attributes": []}, {"text": [{"type": "string", "attributes": {}, "string": "Паровые двигатели приводили в действие все ранние поезда, корабли, катера и фабрики и, следовательно, послужили основой промышленной революции."}], "attributes": []}, {"text": [{"type": "string", "attributes": {"bold": true}, "string": "Первые эксперименты с паром"}], "attributes": []}, {"text": [{"type": "string", "attributes": {}, "string": "История паровых машин начинается примерно в 75 году нашей эры, с того, что Геро, известный математик, начал изучать и описывать свойства воздуха и в одном из своих трудов представил план создания элементарного парового двигателя. Его конструкция представляла собой полую сферу с изогнутыми трубками, выступающими с обеих сторон. Если наполнить сферу водой и поместить ее над огнем, тепло испарит воду; образующийся пар будет выходить по трубкам, заставляя сферу вращаться. Это изобретение послужило основой для будущих разработок в области паровой техники."}], "attributes": []}, {"text": [{"type": "attachment", "attributes": {"caption": "Эолипил Герона", "presentation": "gallery"}, "attachment": {"caption": "", "contentType": "image/png", "filename": "image.png", "filesize": 550096, "height": 699, "pic_id": 831598, "url": "https://storage.yandexcloud.net/pabliko.files/article_cloud_image/2024/02/29/image_lST83cR.jpeg", "width": 747}}], "attributes": []}, {"text": [{"type": "string", "attributes": {}, "string": "В 17 веке итальянский ученый Джованни Баттиста делла Порта (Porta Giovanni Battista) обратил внимание на роль пара в создании вакуума. Он предположил, что когда вода превращается в пар внутри закрытого контейнера, это приводит к повышению давления, в то время как конденсация пара обратно в воду приводит к снижению давления."}], "attributes": []}, {"text": [{"type": "string", "attributes": {}, "string": "В 1679 году французский ученый Дени Папен воплотил теорию делла Порта в реальность с помощью устройства, похожего на скороварку с поршнем поверх закрытого цилиндра, заполненного водой. Когда вода нагревалась, пар расширялся и толкал поршень вверх. При охлаждении и конденсации возникающий вакуум тянул поршень обратно вниз."}], "attributes": []}, {"text": [{"type": "string", "attributes": {}, "string": "Эти ранние эксперименты стали важными вехами на пути к использованию энергии пара и проложили будущим изобретателям и инженерам путь к совершенствованию и расширению этих концепций."}], "attributes": []}, {"text": [{"type": "string", "attributes": {"bold": true}, "string": "Первое появление паровых двигателей"}], "attributes": []}, {"text": [{"type": "string", "attributes": {}, "string": "В 1698 году военный инженер Томас Савери получил патент на свой инновационный паровой насос, получивший название “Друг шахтера”. Паровой насос Savery состоял из котла, который кипятил воду и отдельного «насосного» резервуара, которые были соединены между собой трубой, имеющей кран. При открытии этого крана, пар под давлением попадал в насосный резервуар. В резервуаре имелось две трубы с обратными клапанами: одна (всасывающая) опускалась туда, где нужно было откачать воду, другая (нагнетательная) опускалась в сточный жёлоб."}], "attributes": []}, {"text": [{"type": "string", "attributes": {}, "string": "Когда в резервуар пускали пар, он начинал выталкивать имеющуюся в нём воду по нагнетательной трубе в сточный жёлоб. При остывании пара в резервуаре возникал всасывающий эффект и он наполнялся водой через всасывающую трубу. Насос (его еще нельзя считать паровым двигателем) конструкции Савери работал, но обладал низким КПД и был достаточно опасным."}], "attributes": []}, {"text": [{"type": "attachment", "attributes": {"caption": "Слева насос Савери, справа Томаса Ньюкомена", "presentation": "gallery"}, "attachment": {"caption": "", "contentType": "image/png", "filename": "image.png", "filesize": 480546, "height": 491, "pic_id": 831601, "url": "https://storage.yandexcloud.net/pabliko.files/article_cloud_image/2024/02/29/image_mrGHw2j.jpeg", "width": 693}}], "attributes": []}, {"text": [{"type": "string", "attributes": {}, "string": "Английский изобретатель Томас Ньюкомен (пионер в развитии паровой энергетики) взял за основу творение Савери и доработал его. Этот практичный паровой двигатель откачивал воду из шахт и работал за счет вакуума, создаваемого при остужении пара в цилиндре, заставляя поршень двигаться вниз и засасывая воду. Этот (уже!)двигатель обладал большим КПД, так в нем не было непосредственного контакта горячего пара и холодной откачиваемой воды."}], "attributes": []}, {"text": [{"type": "string", "attributes": {}, "string": "Джеймс Уатт еще больше улучшил конструкцию и эффективность паровых двигателей. В конце 18 века он разработал двигатель Ватта, который включал в себя отдельный конденсатор и использовал принцип расширительного действия. Использование этого принципа означало некоторую потерю в мощности, но выигрыш в «производительности». Эффективность его паровых двигателей сделала их пригодными для использования в транспортных средствах, что помогло наладить сообщение с отдаленными регионами и облегчило перевозку товаров. Паровая энергия стала движущей силой промышленной революции."}], "attributes": []}, {"text": [{"type": "string", "attributes": {"bold": true}, "string": "Принцип работы паровой машины"}], "attributes": []}, {"text": [{"type": "string", "attributes": {}, "string": "Показанный здесь двигатель является паровым двигателем двойного действия, потому что клапан позволяет пару попеременно воздействовать на обе поверхности поршня."}], "attributes": []}, {"text": [{"type": "attachment", "attributes": {"presentation": "gallery"}, "attachment": {"caption": "", "contentType": "image/png", "filename": "image.png", "filesize": 256410, "height": 418, "pic_id": 831603, "url": "https://storage.yandexcloud.net/pabliko.files/article_cloud_image/2024/02/29/image_ohQy7MN.jpeg", "width": 652}}], "attributes": []}, {"text": [{"type": "string", "attributes": {}, "string": "Золотниковый клапан отвечает за подачу пара высокого давления в обе стороны цилиндра. Шток управления клапаном обычно соединен, со штоком рабочего поршня, так что движение поршня отвечает и за движение клапана."}], "attributes": []}, {"text": [{"type": "string", "attributes": {}, "string": "Внимательно посмотрев на схему можно увидеть, что отработанный пар просто выходит на улицу. Этот факт объясняет две вещи о паровозах:"}], "attributes": []}, {"text": [{"type": "string", "attributes": {}, "string": "Именно по этому им приходится дозаправлять воду на станции — вода постоянно расходуется при выпуске пара."}], "attributes": ["bulletList", "bullet"]}, {"text": [{"type": "string", "attributes": {}, "string": "Здесь объясняется, откуда берется звук «чух-чух». Когда клапан открывается пар выходит под большим давлением и издает тот самый звук. При трогании поезда поршень движется очень медленно, но затем, когда он начинает движение, поршень набирает скорость. Результатом этого является «Чух... чух... чух...» чух-чух-чух\", которое мы слышим."}], "attributes": ["bulletList", "bullet"]}, {"text": [{"type": "attachment", "attributes": {"presentation": "gallery"}, "attachment": {"caption": "", "contentType": "image/png", "filename": "image.png", "filesize": 49485, "height": 363, "pic_id": 831604, "url": "https://storage.yandexcloud.net/pabliko.files/article_cloud_image/2024/02/29/image_0rD8ouc.jpeg", "width": 590}}], "attributes": []}, {"text": [{"type": "string", "attributes": {"bold": true}, "string": "Типы паровых двигателей"}], "attributes": []}, {"text": [{"type": "string", "attributes": {}, "string": "На протяжении всей истории было несколько типов паровых двигателей. Вот самые примечательные из них:"}], "attributes": []}, {"text": [{"type": "string", "attributes": {}, "string": "Паровая машина с возвратно-поступательным движением: этот распространенный тип паровой машины характеризуется возвратно-поступательным движением поршней. Возвратно-поступательные паровые двигатели используют давление пара для перемещения поршня взад-вперед в цилиндре, преобразуя линейное движение во вращательное."}], "attributes": ["numberList", "number"]}, {"text": [{"type": "string", "attributes": {}, "string": "Вертикальный паровой двигатель: в вертикальном паровом двигателе цилиндр находится в вертикальном положении, а поршни движутся вверх и вниз."}], "attributes": ["numberList", "number"]}, {"text": [{"type": "string", "attributes": {}, "string": "Горизонтальный паровой двигатель: у этих типов двигателей цилиндр расположен горизонтально. Здесь поршни движутся взад-вперед."}], "attributes": ["numberList", "number"]}, {"text": [{"type": "string", "attributes": {}, "string": "Прямоточный паровой двигатель: для этих двигателей характерно, что пар проходит через цилиндр в одном направлении."}], "attributes": ["numberList", "number"]}, {"text": [{"type": "string", "attributes": {}, "string": "Конденсационный паровой двигатель: в этом типе используется отдельный конденсатор для повышения эффективности. Он конденсирует отработавший пар обратно в воду, создавая вакуум, который увеличивает мощность и КПД двигателя."}], "attributes": ["numberList", "number"]}, {"text": [{"type": "string", "attributes": {"bold": true}, "string": "Котлы"}], "attributes": []}, {"text": [{"type": "string", "attributes": {}, "string": "Пар высокого давления для паровой машины поступает из котла. Работа котла заключается в передаче тепла воде для образования пара. Существует два подхода к этому дело - использование жаровых труб или водяных труб."}], "attributes": []}, {"text": [{"type": "string", "attributes": {}, "string": "Жаротрубный котел был более распространен в 1800-х годах. Он состоит из резервуара с водой, через который проходят трубы. Горячие газы от сжигания угля проходят по этим трубам, нагревая воду в резервуаре."}], "attributes": []}, {"text": [{"type": "attachment", "attributes": {"presentation": "gallery"}, "attachment": {"caption": "", "contentType": "image/png", "filename": "image.png", "filesize": 167308, "height": 443, "pic_id": 831605, "url": "https://storage.yandexcloud.net/pabliko.files/article_cloud_image/2024/02/29/image_sxE6rHR.jpeg", "width": 558}}], "attributes": []}, {"text": [{"type": "string", "attributes": {}, "string": "В жаротрубном котле весь резервуар находится под давлением, поэтому, если резервуар лопнет, это приведет к сильному взрыву."}], "attributes": []}, {"text": [{"type": "string", "attributes": {}, "string": "Сегодня более распространены водотрубные котлы, в которых вода проходит по ряду труб, расположенных последи горячих газов. На следующей упрощенной схеме показана типичная схема водотрубного котла:"}], "attributes": []}, {"text": [{"type": "attachment", "attributes": {"presentation": "gallery"}, "attachment": {"caption": "", "contentType": "image/png", "filename": "image.png", "filesize": 193088, "height": 615, "pic_id": 831606, "url": "https://storage.yandexcloud.net/pabliko.files/article_cloud_image/2024/02/29/image_Q5kdmJI.jpeg", "width": 560}}], "attributes": []}, {"text": [{"type": "string", "attributes": {}, "string": "В реальном котле все было бы намного сложнее, потому что целью котла является извлечение максимально возможного количества тепла из горящего топлива для повышения эффективности. "}], "attributes": []}], "selectedRange": [6559, 6559]}