Interesul pentru vaporii de apă ca sursă accesibilă de energie a apărut odată cu primele cunoștințe științifice ale anticilor. Oamenii au încercat să îmblânzească această energie de trei mii de ani. Care sunt principalele etape ale acestui drum? Ale cui gânduri și proiecte au învățat omenirea să profite la maximum de ea?

Condiții preliminare pentru apariția motoarelor cu abur

Nevoia de mecanisme care să poată facilita procesele intensive în muncă a existat întotdeauna. Până la jumătatea secolului al XVIII-lea, în acest scop erau folosite mori de vânt și roți de apă. Posibilitatea de a folosi energia eoliană depinde direct de capriciile vremii. Iar pentru a folosi roți de apă, au trebuit construite fabrici de-a lungul malurilor râurilor, ceea ce nu este întotdeauna convenabil sau practic. Și eficiența ambelor a fost extrem de scăzută. Era nevoie de un motor fundamental nou, ușor de gestionat și lipsit de aceste dezavantaje.

Istoria invenției și perfecționării motoarelor cu abur

Crearea unui motor cu abur este rezultatul multor gândiri, succes și dezamăgire a multor oameni de știință.

Începutul drumului

Primele proiecte izolate au fost doar curiozități interesante. De exemplu, Arhimede a proiectat un pistol cu ​​abur, Stârcul Alexandriei a folosit energia aburului pentru a deschide ușile templelor antice. Iar cercetătorii găsesc note despre utilizarea practică a energiei aburului pentru a conduce alte mecanisme în lucru Leonardo da Vinci.

Să ne uităm la cele mai semnificative proiecte pe această temă.

În secolul al XVI-lea, inginerul arab Taghi al Din a dezvoltat un design pentru o turbină cu abur primitivă. in orice caz aplicație practică nu a primit din cauza dispersiei puternice a jetului de abur furnizat palelor roții turbinei.

Să ne întoarcem la Franța medievală. Fizicianul și talentatul inventator Denis Papin, după multe proiecte nereușite, s-a hotărât pe următorul design: un cilindru vertical a fost umplut cu apă, deasupra căruia a fost instalat un piston.

Cilindrul a fost încălzit, apa a fiert și s-a evaporat. Aburul în expansiune a ridicat pistonul. A fost fixat în punctul de vârf al ridicării și s-a așteptat ca cilindrul să se răcească și aburul să se condenseze. După condensarea aburului, s-a format un vid în cilindru. Pistonul, eliberat de prindere, s-a repezit în vid sub influența presiunii atmosferice. Era această cădere a pistonului care trebuia să fie folosită ca cursă de lucru.

Deci, cursa utilă a pistonului a fost cauzată de formarea unui vid din cauza condensării aburului și a presiunii externe (atmosferice).

Deoarece motor cu aburi Papena ca majoritatea proiectelor ulterioare, acestea au fost numite mașini cu abur-atmosferă.

Acest design a avut un dezavantaj foarte semnificativ - repetabilitatea ciclului nu a fost furnizată. Denis vine cu ideea de a produce abur nu într-un cilindru, ci separat într-un cazan cu abur.

Denis Papin a intrat în istoria creării motoarelor cu abur ca inventator al unei părți foarte importante - cazanul cu abur.

Și din moment ce aburul a început să fie produs în afara cilindrului, motorul în sine a devenit un motor cu ardere externă. Dar din cauza lipsei unui mecanism de distribuție care să asigure funcționarea neîntreruptă, aceste proiecte nu și-au găsit aproape nicio aplicație practică.

O nouă etapă în dezvoltarea motoarelor cu abur

Timp de aproximativ 50 de ani, a fost folosit pentru pomparea apei în minele de cărbune. Pompa de abur Thomas Newcomen. A repetat în mare măsură modelele anterioare, dar conținea elemente noi foarte importante - o țeavă pentru îndepărtarea aburului condensat și o supapă de siguranță pentru eliberarea excesului de abur.

Dezavantajul său semnificativ era că cilindrul trebuia fie încălzit înainte de injectarea aburului, fie răcit înainte de a se condensa. Dar nevoia de astfel de motoare era atât de mare încât, în ciuda ineficienței lor evidente, ultimele exemplare ale acestor mașini au servit până în 1930.

În 1765 mecanicul englez James Watt, după ce a început să îmbunătățească mașina lui Newcomen, a separat condensatorul de cilindrul de abur.

A devenit posibil să se mențină cilindrul încălzit în mod constant. Eficiența mașinii a crescut imediat. În anii următori, Watt și-a îmbunătățit semnificativ modelul, echipându-l cu un dispozitiv pentru alimentarea cu abur pe o parte sau pe cealaltă.

A devenit posibilă utilizarea acestei mașini nu numai ca pompă, ci și pentru a conduce diverse mașini. Watt a primit un brevet pentru invenția sa - un motor continuu cu abur. Începe eliberare în masă aceste mașini.

Până la începutul secolului al XIX-lea, în Anglia funcționau mai mult de 320 de wați de motoare cu abur. Alții au început să le cumpere tari europene. Acest lucru a contribuit la o creștere semnificativă a producției industriale în multe industrii atât în ​​Anglia însăși, cât și în țările vecine.

Cu douăzeci de ani mai devreme decât Watt, mecanicul din Altai Ivan Ivanovich Polzunov lucra la un proiect de mașină cu abur în Rusia.

Conducerea fabricii l-a invitat să construiască o unitate care să acționeze suflanta cuptorului de topire.

Mașina construită de el era cu doi cilindri și asigura funcționarea continuă a dispozitivului conectat la acesta.

După ce a funcționat cu succes mai bine de o lună și jumătate, centrala s-a scurs. Polzunov însuși nu mai era în viață până atunci. Mașina nu a fost reparată. Și minunata creație a singuraticului inventator rus a fost uitată.

Din cauza înapoierii Rusiei la acea vreme lumea a aflat cu mare întârziere despre invenția lui I. I. Polzunov...

Așadar, pentru a funcționa un motor cu abur, este necesar ca aburul produs de cazanul cu abur să se extindă și să apese pe paletele pistonului sau ale turbinei. Și apoi mișcarea lor a fost transmisă altor părți mecanice.

Utilizarea motoarelor cu abur în transport

În ciuda faptului că eficiența motoarelor cu abur din acea vreme nu depășea 5%, până la sfârșitul secolului al XVIII-lea au început să fie utilizate în mod activ în agricultură si la transport:

• apare o mașină cu abur în Franța;
• în SUA, o navă începe să opereze între orașele Philadelphia și Burlington;
• o locomotivă feroviară cu abur a fost demonstrată în Anglia;
• Un țăran rus din provincia Saratov a brevetat un tractor cu omidă de 20 de cai putere pe care l-a construit. Cu.;
• S-au încercat în mod repetat construirea unei aeronave cu motor cu abur, dar, din păcate, puterea scăzută a acestor unități cu greutate mare aeronava a făcut aceste încercări fără succes.

Până la sfârșitul secolului al XIX-lea, motoarele cu abur, care și-au jucat rolul în progresul tehnic al societății, au lăsat loc motoarelor electrice.

Dispozitivele cu abur în secolul 21

Odată cu apariția noilor surse de energie în secolele 20 și 21, apare din nou nevoia de a folosi energia cu abur. Turbinele cu abur devin o parte integrantă a centralelor nucleare. Aburul care le alimentează este obținut din combustibil nuclear.

Aceste turbine sunt utilizate pe scară largă și în centralele termice în condensare.

Într-un număr de țări, se desfășoară experimente pentru a produce abur folosind energia solară.

Nici motoarele cu abur cu piston nu au fost uitate. În zonele muntoase ca locomotivă Locomotivele cu abur sunt încă folosite.

Acești lucrători de încredere sunt atât mai siguri, cât și mai ieftini. Nu au nevoie de linii electrice, iar combustibilul - lemn și cărbune ieftin - sunt întotdeauna la îndemână.

Tehnologiile moderne fac posibilă captarea a până la 95% din emisiile atmosferice și creșterea eficienței la 21%, astfel încât oamenii au decis să nu se despartă de ele deocamdată și lucrează la o nouă generație de locomotive cu abur.

Dacă acest mesaj ți-a fost de folos, m-aș bucura să te văd

Articol publicat 19.05.2014 05:36 Ultima modificare 19.05.2014 05:58

Istoria dezvoltării motorului cu abur este descrisă suficient de detaliat în acest articol. Iată cele mai cunoscute soluții și invenții din 1672-1891.

Primele evoluții.

Să începem cu faptul că încă din secolul al XVII-lea, aburul a început să fie considerat un mijloc de acționare, s-au efectuat tot felul de experimente cu acesta și abia în 1643 Evangelista Torricelli a descoperit efectul de putere al presiunii aburului. Christian Huygens, 47 de ani mai târziu, a proiectat prima mașină de putere, alimentată de explozia de praf de pușcă într-un cilindru. Acesta a fost primul prototip de motor cu ardere internă. Mașina de admisie a apei a Abbot Hautefey se bazează pe un principiu similar. Curând, Denis Papin a decis să înlocuiască forța exploziei cu mai puțină forta puternica pereche. În 1690 a construit primul motor cu abur, cunoscut și ca cazan de abur.

Constă dintr-un piston, care, cu ajutorul apei clocotite, s-a deplasat în sus în cilindru și, datorită răcirii ulterioare, a căzut din nou - așa a fost creată forța. Întregul proces s-a desfășurat în felul acesta: sub cilindru s-a așezat un cuptor, care a servit simultan ca boiler; Când pistonul era în poziția superioară, cuptorul s-a deplasat înapoi pentru a facilita răcirea.

Mai târziu, doi englezi, Thomas Newcomen și Cowley - unul fierar, celălalt geam - au îmbunătățit sistemul prin separarea cazanului și cilindrul și adăugând un rezervor cu apă rece. Acest sistem acționa prin supape sau robinete, una pentru abur și una pentru apă, care erau deschise și închise alternativ. Apoi englezul Beighton a reconstruit controlul supapei într-un control cu ​​adevărat al ceasului.

Aplicarea motoarelor cu abur în practică.

Mașina lui Newcomen a devenit curând cunoscută peste tot și, în special, a fost îmbunătățită de sistemul cu dublă acțiune dezvoltat de James Watt în 1765. Acum Motor cu aburi s-a dovedit a fi suficient de complet pentru utilizarea în vehicule, deși datorită dimensiunilor sale era mai potrivit pentru instalații staționare. Watt și-a propus și invențiile sale în industrie; a construit și mașini pentru fabricile textile.

Prima mașină cu abur folosită ca mijloc de transport a fost inventată de francezul Nicolas Joseph Cugnot, inginer și strateg militar amator. În 1763 sau 1765, el a creat o mașină care putea transporta patru pasageri cu o viteză medie de 3,5 și o viteză maximă de 9,5 km/h. Prima încercare a fost urmată de o a doua - a apărut un vehicul care transporta arme. A fost testat, firesc, de militari, dar din cauza imposibilității de funcționare pe termen lung (ciclu de funcționare continuă mașină nouă nu a depășit 15 minute) inventatorul nu a primit sprijin din partea autorităților și finanțatorilor. Între timp, motorul cu abur era îmbunătățit în Anglia. După mai multe încercări nereușite ale lui Moore, William Murdoch și William Symington bazate pe mașina lui Watt, a apărut vehiculul feroviar al lui Richard Travisick, comandat de o mină de cărbune din Țara Galilor. Un inventator activ a venit pe lume: din minele subterane s-a ridicat la pământ și în 1802 a introdus omenirea într-un puternic o mașină, atingand o viteza de 15 km/h pe teren plat si 6 km/h in crestere.

Previzualizare - faceți clic pentru a mări.

Vehiculele alimentate cu abur au fost din ce în ce mai folosite în Statele Unite: Nathan Reed i-a surprins pe locuitorii din Philadelphia în 1790 cu model de mașină cu abur. Cu toate acestea, compatriotul său Oliver Evans a devenit și mai faimos, care paisprezece ani mai târziu a inventat vehiculul amfibiu. După războaiele napoleoniene, în timpul cărora „experimentele auto” nu au fost efectuate, lucrările au început din nou inventarea si perfectionarea motorului cu abur. În 1821 ar putea fi considerat perfect și destul de fiabil. De atunci, fiecare progres în vehiculele cu abur a contribuit cu siguranță la dezvoltarea viitoarelor automobile.

În 1825, Sir Goldsworth Gurney a organizat prima linie de pasageri pe o secțiune de 171 km de la Londra la Bath. În același timp, a folosit o trăsură pe care a brevetat-o, care avea un motor cu abur. Aceasta a marcat începutul erei vagoanelor rutiere de mare viteză, care însă au dispărut în Anglia, dar s-au răspândit în Italia și Franța. Asemenea vehicule au atins cea mai mare dezvoltare odată cu apariția în 1873 a „Reverance” a lui Amédée Ballet cu o greutate de 4500 kg și a „Mancel” - unul mai compact, cântărind puțin peste 2500 kg și atingând o viteză de 35 km/h. Ambii au fost prevestitori ai tipului de tehnologie de performanță care a devenit caracteristică primelor mașini „adevărate”. În ciuda vitezei mari randamentul motorului cu abur era foarte mic. Bolle a fost cel care a patentat primul sistem de direcție care funcționează bine și a aranjat atât de bine elementele de comandă și control, încât îl putem vedea și astăzi pe panoul de bord.

Previzualizare - faceți clic pentru a mări.

În ciuda progresului extraordinar în dezvoltarea motorului cu ardere internă, puterea aburului a asigurat încă o funcționare mai uniformă și mai lină a mașinii și, prin urmare, a avut mulți susținători. La fel ca Bolle, care a construit alte mașini ușoare, precum Rapide în 1881 cu o viteză de 60 km/h, Nouvelle în 1873, care avea o punte față cu suspensie independentă, Leon Chevrolet a lansat mai multe mașini între 1887 și 1907 cu un generator de abur ușor și compact, patentat de el în 1889. De Dion-Bouton, fondată la Paris în 1883, a produs mașini alimentate cu abur în primii zece ani de existență și a obținut un succes semnificativ în acest sens - mașinile sale au câștigat cursa Paris-Rouen în 1894.

Previzualizare - faceți clic pentru a mări.

Succesul lui Panhard et Levassor în utilizarea benzinei a dus, însă, la faptul că De Dion a trecut la motoarele cu ardere internă. Când frații Bolle au preluat compania tatălui lor, au făcut același lucru. Apoi Chevrolet și-a reconstruit producția. Mașinile cu abur au dispărut de la orizont din ce în ce mai repede, deși erau folosite în Statele Unite încă dinainte de 1930. Chiar în acest moment producția s-a oprit și inventarea motoarelor cu abur

Istoria mașinilor cu abur datează din secolul I d.Hr., când Heron din Alexandria a descris pentru prima dată aeolipilul. Peste 1.500 de ani mai târziu, în 1551, omul de știință otoman Takiyuddin al-Shami a descris turbine primitive conduse de abur, iar în 1629 o descoperire similară a fost făcută de Giovanni Branca. Aceste dispozitive erau frigarui de prajit cu abur sau mecanisme mici de transmisie. Practic, astfel de modele au fost folosite de inventatori pentru a demonstra puterea aburului și pentru a dovedi că nu trebuie subestimat.

În anii 1700, minerii s-au confruntat cu o provocare majoră: pomparea apei din minele de adâncime. Aceeași putere a aburului a venit în ajutor. Folosind energia aburului, a fost posibilă pomparea apei din mine. Această aplicație a deblocat puterea potențială a aburului și a condus la inventarea motorului cu abur. Centralele cu abur au apărut mai târziu. Principiul principal, pe care funcționează motoarele cu abur, este „condensul vaporilor de apă pentru a crea un vid parțial”.

Thomas Severi și primele motoare industriale

Thomas Severi a fost primul care a inventat o pompă de abur în 1698, aceasta a fost destinată pomparii apei. Această invenție este adesea numită „mașină de pompieri” sau un motor pentru „strângerea apei cu foc”. Pompa de abur, patentată de Severi, funcționa prin fierbere a apei până când a fost transformată complet în abur. Apoi fiecare picătură de abur a urcat în rezervor și s-a format un vid în recipientul în care inițial era apă. Acest vid a fost folosit pentru a pompa apa din minele adânci. Dar soluția s-a dovedit a fi temporară, deoarece energia aburului a fost suficientă doar pentru a pompa apa de la o adâncime de câțiva metri. Un alt dezavantaj al acestui design a fost utilizarea presiunii aburului pentru a expulza apa aspirată în rezervor. Presiunea a fost prea mare pentru cazane, provocând o serie de explozii violente.

Mașini de joasă presiune

Consumul ridicat de cărbune inerent motoarelor cu abur Newcomen a fost redus datorită inovațiilor lui James Watt. Cilindrul mașinii de joasă presiune a fost echipat cu protecție termică, un condensator separat și un mecanism de drenaj pentru apa condensată. Astfel, consumul de cărbune la mașinile de joasă presiune a fost redus cu peste 50%.

Ivan Polzunov și primul motor cu abur cu doi cilindri

Primul motor cu abur din Rusia a fost inventat de Ivan Polzunov. Motorul său cu abur cu doi cilindri era mai puternic decât motoarele engleze cu aspirație naturală. Au ajuns la o putere de 24 kW. Un model al motorului cu abur cu doi cilindri a lui Polzunov este expus la Muzeul Barnaul.

motorul cu abur al lui Thomas Newcomen

În 1712, Thomas Newcomen a inventat un motor cu abur care a avut mare succes din punct de vedere practic. Modelul său consta dintr-un piston sau un cilindru care conducea un bloc uriaș de lemn pentru a antrena o pompă de apă. Cursa de întoarcere a mașinii a fost acționată de gravitație, care a împins în jos capătul blocului din partea pompei. Mașina Newcomen a fost folosită activ timp de 50 de ani. Apoi a fost recunoscut ca fiind ineficient, deoarece necesita multă energie pentru funcționarea activă. A fost necesar să se încălzească cilindrul, deoarece acesta se răcea în mod constant, drept urmare a ars mult combustibil.

Îmbunătățiri de James Watt

James Watt a făcut o adevărată revoluție în istoria dezvoltării motoarelor cu abur prin introducerea unui condensator separat în designul original. El a introdus această inovație în 1765. Dar numai 11 ani mai târziu a fost posibil să se realizeze un design care să poată fi utilizat la scară industrială. Cea mai mare problemă în realizarea ideii lui Watt a fost tehnologia de creare a unui piston uriaș pentru a menține cantitatea necesară de vid. Dar în curând tehnologia a făcut progrese mari și, de îndată ce brevetul a primit o finanțare suficientă, motorul cu abur al lui Watt a început să fie utilizat în mod activ pe căi ferateși nave. În Statele Unite, peste 60.000 de automobile au fost alimentate cu motoare cu abur din 1897 până în 1927.

Mașini de înaltă presiune

În 1800, Richard Trevithick a inventat motoarele cu abur de înaltă presiune. În comparație cu toate modelele de motoare cu abur inventate anterior, această opțiune a fost cea mai puternică. Dar designul propus de Oliver Evans a avut un adevărat succes. S-a bazat pe ideea de a alimenta motorul cu abur, mai degrabă decât pe condensarea aburului pentru a crea un vid. Evans a inventat primul motor cu abur fără condensare care funcționează sub presiune ridicata, în 1805. Mașina era staționară și dezvolta 30 de rotații pe minut. Această mașină a fost folosită inițial pentru a conduce un ferăstrău. Astfel de mașini erau susținute de rezervoare uriașe de apă, care era încălzită de o sursă de căldură plasată direct sub rezervor, ceea ce făcea posibilă producerea eficientă a cantității necesare de abur.

Aceste motoare cu abur au găsit în curând o utilizare pe scară largă în bărci cu motor și pe căile ferate, în 1802 și, respectiv, 1829. Aproape o jumătate de secol mai târziu, au apărut primele mașini cu abur. Charles Algernon Parsons l-a inventat pe primul turbină cu abur. Până la începutul secolului al XX-lea, motoarele cu abur erau utilizate pe scară largă în construcțiile de automobile și nave.

mașini cu abur din Cornish

Richard Trevethick a încercat să îmbunătățească pompa de abur inventată de Watt. A fost modificat pentru a fi utilizat în cazanele Cornish inventate de Trevethick. Eficiența mașinii cu abur din Cornish a fost mult îmbunătățită de William Sims, Arthur Woolf și Samuel Groose. Motoarele cu abur actualizate din Cornish constau din țevi izolate, motor și cazane pentru o eficiență sporită.

In contact cu

În mintea majorității oamenilor din era smartphone-urilor, mașinile alimentate cu abur sunt ceva arhaic care ne face să zâmbim. Paginile cu abur din istoria industriei auto au fost foarte strălucitoare și fără ele este greu de imaginat transportul modern în general. Oricât de mult au încercat scepticii legiferării, precum și lobbyiștii petrolului tari diferite limitând dezvoltarea mașinii pentru un cuplu, au reușit doar pentru o perioadă. La urma urmei, o mașină cu abur este ca Sfinxul. Ideea unei mașini cu abur (adică, alimentată de un motor cu ardere externă) este încă relevantă astăzi.

În mintea majorității oamenilor din era smartphone-urilor, mașinile alimentate cu abur sunt ceva arhaic care ne face să zâmbim.

Astfel, în 1865, Anglia a introdus o interdicție privind circulația vagoanelor autopropulsate cu abur de mare viteză. Li s-a interzis să se deplaseze cu mai mult de 3 km/h în jurul orașului și să nu dea nori de abur, pentru a nu speria caii înhămați la trăsurile obișnuite. Cea mai gravă și palpabilă lovitură adusă camioanelor cu abur a fost dată deja în 1933 de legea privind taxa pe vehiculele grele. Abia în 1934, când taxele la importul produselor petroliere au fost reduse, victoria motoarelor pe benzină și diesel asupra motoarelor cu abur se profila la orizont.

Numai Anglia își putea permite să bată joc de progres atât de elegant și de calm. În SUA, Franța și Italia, mediul inventatorilor entuziaști era literalmente plin de idei, iar mașina cu abur a căpătat noi forme și caracteristici. Deși invențiile engleze au avut o contribuție semnificativă la dezvoltarea vehiculelor cu abur, legile și prejudecățile autorităților nu le-au permis să participe pe deplin la lupta cu motoarele cu ardere internă. Dar să vorbim despre totul în ordine.

Referință preistorică

Istoria dezvoltării mașinii cu abur este indisolubil legată de istoria apariției și îmbunătățirii mașinii cu abur. Când în secolul I d.Hr. e. Heron din Alexandria și-a propus ideea de a face aburii să rotească o minge de metal, dar ideea lui a fost tratată ca nimic mai mult decât distracție. Fie că au fost alte idei care i-au îngrijorat mai mult pe inventatori, prima persoană care a pus un cazan de abur pe roți a fost călugărul Ferdinand Verbst. În 1672. „Jucăria” lui a fost, de asemenea, tratată ca o distracție. Dar următorii patruzeci de ani nu au fost în zadar pentru istoria mașinii cu abur.

Designul căruciorului autopropulsat al lui Isaac Newton (1680), aparatul de foc al mecanicului Thomas Savery (1698) și motorul atmosferic al lui Thomas Newcomen (1712) au demonstrat potențialul enorm al utilizării aburului pentru a efectua lucrări mecanice. La început, motoarele cu abur pompau apa din mine și ridicau încărcături, dar până la mijlocul secolului al XVIII-lea existau deja câteva sute de astfel de instalații de abur la întreprinderile din Anglia.

Ce este un motor cu abur? Cum poate mișca aburul roțile? Principiul motorului cu abur este simplu. Apa este încălzită într-un rezervor închis până la starea de abur. Aburul este evacuat prin tuburi într-un cilindru închis și presat afară de un piston. Printr-o biela intermediară, această mișcare de translație este transmisă arborelui volantului.

Această diagramă de principiu a funcționării unui cazan cu abur în practică a avut dezavantaje semnificative.

Prima porțiune de abur a izbucnit în nori, iar pistonul răcit, sub propria greutate, a căzut pentru următoarea cursă. Această diagramă de principiu a funcționării unui cazan cu abur în practică a avut dezavantaje semnificative. Lipsa unui sistem de reglare a presiunii aburului a dus adesea la o explozie a cazanului. Aducerea cazanului în stare de funcționare a necesitat mult timp și combustibil. Alimentarea constantă și dimensiunea gigantică a fabricii de abur nu a făcut decât să mărească lista deficiențelor acesteia.

O nouă mașină a fost propusă în 1765 de James Watt. El a direcționat aburul stors de piston într-o cameră de condensare suplimentară și a eliminat necesitatea de a adăuga constant apă în cazan. În cele din urmă, în 1784, a rezolvat problema modului de redistribuire a mișcării aburului, astfel încât acesta să împingă pistonul în ambele direcții. Datorită bobinei pe care a creat-o, motorul cu abur a putut funcționa fără pauze între curse. Acest principiu al unui motor termic cu dublă acțiune a stat la baza majorității tehnologiei cu abur.

S-a muncit mult în crearea motoarelor cu abur. oameni destepti. La urma urmei, aceasta este o modalitate simplă și ieftină de a obține energie din practic nimic.

O scurtă excursie în istoria mașinilor cu abur

Totuși, oricât de grandioase au fost succesele britanicilor în domeniu, primul care a pus un motor cu abur pe roți a fost francezul Nicolas Joseph Cugnot.

Prima mașină cu abur a lui Cugno

Mașina lui a apărut pe drumuri în 1765. Viteza căruciorului a fost un record - 9,5 km/h. În acesta, inventatorul prevedea patru locuri pentru pasageri, care puteau fi duși la plimbare cu o viteză medie de 3,5 km/h. Acest succes nu i s-a părut suficient inventatorului.

Necesitatea de a opri pentru a umple cu apă și a aprinde un nou foc la fiecare kilometru de călătorie nu a reprezentat un dezavantaj semnificativ, ci doar stadiul tehnicii din acea vreme.

A decis să inventeze un tractor cu tun. Astfel, a luat naștere un cărucior cu trei roți cu un cazan masiv în față. Necesitatea de a opri pentru a umple cu apă și a aprinde un nou foc la fiecare kilometru de călătorie nu a reprezentat un dezavantaj semnificativ, ci doar stadiul tehnicii din acea vreme.

Următorul model al lui Cugno, din 1770, cântărea aproximativ o tonă și jumătate. Noul cărucior ar putea transporta aproximativ două tone de marfă cu o viteză de 7 km/h.

Maestrul Cugno a fost mai interesat de ideea creării unui motor cu abur de înaltă presiune. Nici măcar nu l-a deranjat faptul că centrala ar putea exploda. Cunho a venit cu ideea de a pune focarul sub boiler și de a duce „focul” cu el. În plus, „căruța” lui poate fi numită pe bună dreptate primul camion. Demisia patronului și o serie de revoluții nu i-au oferit maestrului posibilitatea de a dezvolta modelul într-un camion cu drepturi depline.

Autodidact Oliver Evans și amfibiul său

Ideea de a crea motoare cu abur avea proporții universale. În statele nord-americane, inventatorul Oliver Evans a creat aproximativ cincizeci de instalații de abur bazate pe mașina lui Watt. Încercând să reducă dimensiunea instalației lui James Watt, el a proiectat motoare cu abur pentru morile de făină. Cu toate acestea, Oliver Evans a câștigat faima mondială pentru mașina sa amfibie cu abur. În 1789, prima sa mașină din Statele Unite a trecut cu succes testele pe uscat și pe apă.

Pe amfibiul său, care poate fi numit prototipul vehiculelor de teren, Evans a instalat o mașină cu o presiune a aburului de zece atmosfere!

Barca-mașină de nouă metri cântărea aproximativ 15 tone. Motorul cu abur conducea roțile din spate și elicea. Apropo, Oliver Evans a fost și un susținător al creării unui motor cu abur de înaltă presiune. Pe amfibiul său, care poate fi numit prototipul vehiculelor de teren, Evans a instalat o mașină cu o presiune a aburului de zece atmosfere!

Dacă inventatorii secolelor al XVIII-lea și al XIX-lea ar avea la îndemână tehnologia secolului XXI, vă puteți imagina câtă tehnologie ar veni cu ei!? Și ce tehnologie!

secolul al XX-lea și 204 km/h pe o mașină cu aburi Stanley

Da! Secolul al XVIII-lea a dat un impuls puternic dezvoltării transportului cu abur. Numeroase și variate modele de vagoane cu abur autopropulsate au început să dilueze tot mai mult transportul tras de cai pe drumurile Europei și Americii. Până la începutul secolului al XX-lea, mașinile alimentate cu abur s-au răspândit semnificativ și au devenit un simbol familiar al timpului lor. Exact ca fotografia.

Secolul al XVIII-lea a dat un impuls puternic dezvoltării transportului cu abur

A fost compania lor fotografică pe care frații Stanley au vândut-o când, în 1897, au decis să se angajeze serios în producția de mașini cu abur în SUA. Au creat mașini cu abur bine vândute. Dar acest lucru nu le-a fost suficient pentru a-și satisface planurile ambițioase. La urma urmei, ei au fost doar unul dintre mulți producători de automobile similare. Asta până când și-au proiectat „racheta”.

A fost compania lor fotografică pe care frații Stanley au vândut-o când, în 1897, au decis să se angajeze serios în producția de mașini cu abur în SUA.

Desigur, mașinile Stanley aveau reputația de a fi mașini de încredere. Unitatea de abur era amplasată în spate, iar cazanul era încălzit folosind torțe cu benzină sau kerosen. Volanul unui motor cu două cilindri cu abur cu dublă acțiune se rotește spre puntea spate printr-o transmisie cu lanț. Nu au existat cazuri de explozii de cazane la Stanley Steamer. Dar aveau nevoie de o senzație.

Desigur, mașinile Stanley aveau reputația de a fi mașini de încredere.

Cu „racheta” lor au creat senzație în întreaga lume. 205,4 km/h în 1906! Nimeni nu a condus niciodată atât de repede! O mașină cu motor cu ardere internă a doborât acest record doar 5 ani mai târziu. Placajul cu abur „Rocket” al lui Stanley a definit forma mașinilor de curse pentru mulți ani de acum încolo. Dar după 1917, Stanley Steamer a devenit din ce în ce mai frustrat de concurența ieftinului Ford T și și-a dat demisia.

Mașini unice cu abur ale fraților Doble

Această familie faimoasă a reușit să ofere rezistență decentă motoarelor pe benzină până la începutul anilor 30 ai secolului XX. Nu au construit mașini pentru recorduri. Frații și-au iubit cu adevărat mașinile cu abur. Altfel, cum să explice radiatorul în fagure și butonul de aprindere pe care l-au inventat? Modelele lor nu arătau ca niște locomotive mici.

Frații Abner și John au revoluționat transportul cu abur.

Frații Abner și John au revoluționat transportul cu abur. Mașina lui nu a avut nevoie să se încălzească timp de 10-20 de minute pentru a se pune în mișcare. Butonul de aprindere a pompat kerosen din carburator în camera de ardere. A ajuns acolo după aprindere cu o bujie. Apa s-a încălzit în câteva secunde, iar după un minut și jumătate aburul a creat presiunea necesară și puteai să pleci.

Aburul de evacuare a fost trimis la un radiator pentru condensare și pregătire pentru ciclurile ulterioare. Prin urmare, pentru o rulare lină de 2000 km, mașinile Doblov au necesitat doar nouăzeci de litri de apă în sistem și câțiva litri de kerosen. Nimeni nu ar putea oferi o asemenea eficiență! Poate că la Salonul Auto de la Detroit din 1917 soții Stanley au întâlnit modelul fraților Doble și au început să își reducă producția.

Modelul E a devenit cea mai luxoasă mașină din a doua jumătate a anilor 20 și cea mai mare ultima versiune feribotul Doblov. Interiorul din piele, lemnul lustruit și elementele din oase de elefant i-au încântat pe proprietarii bogați din interiorul mașinii. Într-o astfel de cabină s-ar putea bucura de kilometraj la viteze de până la 160 km/h. Doar 25 de secunde au separat momentul aprinderii de momentul pornirii. A fost nevoie de încă 10 secunde pentru ca o mașină cu o greutate de 1,2 tone să accelereze până la 120 km/h!

Toate aceste calități de viteză au fost încorporate într-un motor cu patru cilindri. Două pistoane au împins abur sub presiune înaltă de 140 de atmosfere, iar celelalte două au trimis abur răcit de joasă presiune într-un radiator-condensator tip fagure. Dar în prima jumătate a anilor 30, aceste frumuseți ale fraților Doble nu mai erau produse.

Camioane cu abur

Cu toate acestea, nu trebuie să uităm că și tracțiunea cu abur se dezvolta rapid și în transportul de marfă. În orașe mașinile cu abur au provocat alergii în rândul snobilor. Dar mărfurile trebuie livrate în orice vreme și nu numai în interiorul orașului. Și autobuze interurbane și echipament militar? Nu vei scăpa cu mașini mici acolo.

Transportul de marfă are un avantaj semnificativ față de transportul de pasageri - dimensiunile acestuia.

Transportul de marfă are un avantaj semnificativ față de transportul de pasageri - dimensiunile acestuia. Acestea vă permit să amplasați centrale puternice oriunde în mașină. În plus, va crește doar capacitatea de încărcare și capacitatea de cross-country. În ceea ce privește cum va arăta camionul, oamenii nu au acordat întotdeauna atenție acestui lucru.

Dintre camioanele cu abur, aș dori să evidențiez Sentinelul englez și NAMI sovietic. Bineînțeles că au fost mulți alții, de exemplu Foden, Fowler, Yorkshire. Dar Sentinel și NAMI s-au dovedit a fi cele mai durabile și au fost produse până la sfârșitul anilor 50 ai secolului trecut. Ar putea lucra cu orice combustibil solid - cărbune, lemn, turbă. Natura „omnivoră” a acestor camioane cu abur le-a scos în afara influenței prețurilor la produsele petroliere și, de asemenea, a făcut posibilă utilizarea lor în locuri greu accesibile.

Sentinel muncitor, cu accent englezesc

Aceste două camioane diferă nu numai în țara de producție. Principiile de amplasare a generatoarelor de abur au fost și ele diferite. Santinelele se caracterizează prin amplasarea superioară și inferioară a motoarelor cu abur în raport cu cazanul. Când era poziționat în partea de sus, generatorul de abur furniza abur fierbinte direct în camera motorului, care era conectată la osii printr-un sistem de arbori cardanici. Când motorul cu abur era amplasat în partea de jos, adică pe șasiu, cazanul a încălzit apa și a furnizat abur motorului prin tuburi, ceea ce a garantat pierderi de temperatură.

Santinelele se caracterizează prin amplasarea superioară și inferioară a motoarelor cu abur în raport cu cazanul.

Prezența unei transmisii cu lanț de la volantul motorului cu abur la cardane a fost tipică pentru ambele tipuri. Acest lucru a permis designerilor să unifice producția de Sentinel în funcție de client. Pentru țările fierbinți, cum ar fi India, camioanele cu abur au fost produse cu un cazan și un motor mai jos, separat. Pentru țările cu ierni reci - cu tipul superior, combinat.

Pentru țările fierbinți, cum ar fi India, camioanele cu abur au fost produse cu un cazan și un motor mai jos, separat.

Aceste camioane au folosit o mulțime de tehnologii dovedite. Bobine si supape de distributie a aburului, motoare cu simpla si dubla actiune, presiune inalta sau joasa, cu sau fara cutie de viteze. Cu toate acestea, acest lucru nu a prelungit durata de viață a camioanelor engleze cu abur. Deși au fost produse până la sfârșitul anilor 50 ai secolului XX și chiar au constat în serviciu militarînainte și în timpul celui de-al doilea război mondial, erau încă voluminoase și aminteau oarecum de locomotivele cu abur. Și din moment ce nu au existat persoane interesate de modernizarea lor radicală, soarta lor a fost pecetluită.

Deși au fost produse până la sfârșitul anilor 50 ai secolului XX și au fost chiar în serviciul militar înainte și în timpul celui de-al doilea război mondial, erau încă voluminoase și aminteau oarecum de locomotivele cu abur.

Cui îi pasă ce, dar nouă – SUA

Pentru a reînvia economia distrusă de război a Uniunii Sovietice, a fost necesar să se găsească o modalitate de a nu risipi resursele de petrol, cel puțin în locuri greu accesibile - în nordul țării și în Siberia. inginerii sovietici i s-a oferit ocazia să studieze designul Sentinel-ului cu un motor cu abur cu patru cilindri cu acțiune directă și să dezvolte „răspunsul lui Chamberlain”.

În anii 30 instituțiile rusești iar birourile de proiectare au făcut încercări repetate de a crea un camion alternativ pentru industria forestieră.

În anii 30, institutele și birourile de proiectare din Rusia au făcut încercări repetate de a crea un camion alternativ pentru industria lemnului. Dar de fiecare dată problema s-a oprit în faza de testare. Folosind propria experiențăși posibilitatea studierii vehiculelor cu abur capturate, inginerii au reușit să convingă conducerea țării de necesitatea unui astfel de camion cu abur. În plus, benzina costă de 24 de ori mai mult decât cărbunele. Și costul lemnului de foc în taiga nu trebuie menționat deloc.

Un grup de designeri condus de Yu. Shebalin a simplificat cât mai mult posibil unitatea de abur în ansamblu. Au combinat un motor cu patru cilindri și un cazan într-o singură unitate și le-au plasat între caroserie și cabină. Am instalat această instalare pe șasiul seriei YaAZ (MAZ)-200. Lucrarea aburului și condensarea acestuia au fost combinate într-un ciclu închis. Aprovizionarea cu lingouri de lemn din buncăr se făcea automat.

Așa s-a născut NAMI-012, sau mai bine zis pe drumurile forestiere. Evident, principiul furnizării buncărului cu combustibil solid și locația motorului cu abur pornit camion a fost împrumutat din practica centralelor generatoare de gaze.

Soarta proprietarului pădurilor – NAMI-012

Caracteristicile camionului casnic cu platformă cu abur și transportorul de cherestea NAMI-012 au fost următoarele

• Capacitate de încărcare – 6 tone
• Viteza – 45 km/h
• Intervalul fără realimentare este de 80 km, dacă a fost posibilă completarea alimentării cu apă, atunci 150 km
• Cuplu la viteze mici - 240 kgm, care a fost de aproape 5 ori mai mare decât baza YaAZ-200
• Un cazan cu circulație naturală a creat o presiune de 25 de atmosfere și a adus aburul la o temperatură de 420°C
• A fost posibilă reumplerea rezervelor de apă direct din rezervor prin ejectoare
• Cabina din metal nu avea capotă și era împinsă înainte
• Viteza a fost controlată de volumul de abur din motor folosind pârghia de alimentare/închidere. Cu ajutorul lui, buteliile au fost umplute la 25/40/75%.
• O treaptă de marșarier și trei pedale de control.

Dezavantaje serioase ale camionului cu abur au fost consumul a 400 kg de lemne de foc la 100 km de parcurs si necesitatea de a scapa de apa din cazan pe vreme rece.

Dezavantaje serioase ale camionului cu abur au fost consumul a 400 kg de lemne de foc la 100 km de parcurs si necesitatea de a scapa de apa din cazan pe vreme rece. Dar principalul dezavantaj care a fost prezent în primul eșantion a fost capacitatea slabă de traversare a țării la descărcare. Apoi s-a dovedit că puntea față a fost supraîncărcată cu cabina și unitatea de abur, în comparație cu cea din spate. Ei au făcut față acestei sarcini instalând o centrală cu abur modernizată pe YaAZ-214 cu tracțiune integrală. Acum puterea camionului de lemn NAMI-018 a fost mărită la 125 de cai putere.

Dar, neavând timp să se răspândească în toată țara, camioanele cu generatoare de abur au fost toate eliminate în a doua jumătate a anilor 50 a secolului trecut.

Dar, neavând timp să se răspândească în toată țara, camioanele cu generatoare de abur au fost toate eliminate în a doua jumătate a anilor 50 a secolului trecut. Cu toate acestea, împreună cu generatoarele de gaz. Deoarece costul de conversie a vehiculelor, impactul economic și ușurința de utilizare au fost laborioase și discutabile în comparație cu camioanele pe benzină și diesel. Mai mult decât atât, în acest moment producția de petrol era deja stabilită în Uniunea Sovietică.

O mașină cu abur modernă rapidă și accesibilă

Nu credeți că ideea unei mașini cu abur este uitată pentru totdeauna. Există acum o creștere semnificativă a interesului pentru motoarele alternative la motoarele cu ardere internă care funcționează pe benzină și motorină. Rezervele mondiale de petrol nu sunt nelimitate. Da, iar costul produselor petroliere este în continuă creștere. Designerii au încercat atât de mult să îmbunătățească motorul cu ardere internă, încât ideile lor aproape au atins limita.

Mașinile electrice, mașinile cu hidrogen, mașinile pe gaz și mașinile cu abur au devenit din nou subiecte fierbinți. Salut, secolul al XIX-lea uitat!

Există acum o creștere semnificativă a interesului pentru motoarele alternative la motoarele cu ardere internă care funcționează pe benzină și motorină.

Un inginer britanic (Anglia din nou!) a demonstrat noile capabilități ale motorului cu abur. Și-a creat Inspirația nu numai pentru a demonstra relevanța mașinilor cu abur. Creația lui este făcută pentru înregistrări. 274 km/h – aceasta este viteza accelerată de douăsprezece cazane instalate pe o mașină de 7,6 metri. Doar 40 de litri de apă sunt suficienți pentru ca gazul lichefiat să aducă temperatura aburului la 400°C într-un moment. Gândiți-vă doar, istoriei au avut nevoie de 103 ani pentru a doborî recordul de viteză pentru o mașină cu abur stabilită de Racheta!

Într-un generator de abur modern, puteți utiliza cărbune sub formă de pulbere sau alt combustibil ieftin, de exemplu, păcură, gaz lichefiat. Acesta este motivul pentru care mașinile cu abur au fost și vor fi întotdeauna populare.

Dar pentru un viitor prietenos cu mediul, este din nou necesar să depășim rezistența lobbyiștilor petrolier.

WATT, JAMES (Watt, James, 1736-1819), inginer și inventator scoțian. Născut la 19 ianuarie 1736 în Greenock, lângă Glasgow (Scoția), în familia unui negustor. Din cauza sănătății precare, Watt a studiat puțin formal, dar a învățat multe de unul singur. Deja în adolescență, era interesat de astronomie, experimente chimice, a învățat să facă totul cu propriile mâini și chiar și-a câștigat titlul de „joc de toate meserii” de la cei din jur.

Majoritatea oamenilor îl consideră a fi inventatorul motorului cu abur, dar acest lucru nu este în întregime adevărat.
Motoarele cu abur construite de D. Papen, T. Severi, I. Polzunov, T. Newcomen au început să lucreze în mine cu mult înainte de D. Watt. Ele diferă în design, dar principalul lucru la ei a fost că mișcarea pistonului a fost cauzată de încălzirea și răcirea alternantă a cilindrului de lucru. Din această cauză, au fost lente și au consumat mult combustibil.

La 19 ianuarie 1736, James Watt (1736-1819), un remarcabil inginer și inventator scoțian, a devenit celebru în primul rând ca creatorul unui motor cu abur îmbunătățit. Dar, de asemenea, a lăsat o amprentă strălucitoare în istoria medicinii de îngrijiri critice prin colaborarea sa cu Institutul Medical Pneumatic din Thomas Beddoes (Beddoes, Thomas, 1760-1808). James Watt a furnizat laboratoarele institutului cu echipamentul necesar. Datorită participării sale, la Institutul de Pneumatică au fost create și testate primele inhalatoare, spirometre, contoare de gaz etc.

James Watt însuși, precum și soția sa și unul dintre fiii săi, au participat în mod repetat la experimente științifice. Institutul de Pneumatică a devenit un adevărat centru științific în care au fost studiate proprietățile diferitelor gaze și efectul acestora asupra organismului uman. Se poate spune că Thomas Beddoe și asociații săi au fost pionierii și precursorii terapiei respiratorii moderne. Din păcate, Thomas Beddoe a crezut în mod eronat că tuberculoza este cauzată de excesul de oxigen.
Prin urmare, fiul lui James Watt, Gregory, a urmat un curs complet inutil de tratament cu inhalare de dioxid de carbon la Institutul Pneumatic. Cu toate acestea, la Institutul de Pneumatică, oxigenul a fost folosit pentru prima dată în scopuri medicinale; au fost dezvoltate bazele terapiei cu aerosoli; Pentru prima dată, capacitatea totală a plămânilor a fost măsurată prin metoda diluării hidrogenului (G. Davy), etc. Punctul culminant al colaborării dintre Watt și Beddoe privind utilizarea terapeutică a diferitelor gaze a fost cartea lor comună „Materials on the Medical Use of Artificial Varieties of Air”, care a fost publicată în două ediții (1794, 1795) și a devenit prima specială. manual de oxigenoterapie.

În 1755, Watt a mers la Londra pentru a studia ca mecanic și producător de instrumente matematice și astronomice. După ce a finalizat un program de pregătire de șapte ani într-un an, Watt s-a întors în Scoția și a primit un post de mecanic la Universitatea din Glasgow. În același timp, și-a deschis propriul atelier de reparații.
La universitate, Watt l-a întâlnit pe marele chimist scoțian Joseph Black (1728-1799), care a descoperit dioxidul de carbon în 1754. Această întâlnire a contribuit la dezvoltarea unui număr de noi instrumente chimice necesare cercetărilor ulterioare ale lui Black, de exemplu, calorimetrul de gheață. . În acest moment, Joseph Black lucra la problema determinării căldurii de vaporizare, iar Watt a luat parte la furnizarea laturii tehnice a experimentelor.
În 1763, el, în calitate de mecanic universitar, i s-a cerut să repare modelul universitar al motorului cu abur al lui T. Newcomen.

Aici ar trebui să facem o scurtă digresiune în istoria creării motoarelor cu abur. Am fost odată învățați la școală, insuflând „șovinismul de mare putere”, că mașina cu abur a fost inventată de mecanicul iobag rus Ivan Polzunov, și nu de un James Watt, al cărui rol în crearea mașinilor cu abur putea fi uneori citit în „ greșit” cărți cu punct de vedere patriotic al cărților. Dar, de fapt, inventatorul mașinii cu abur nu este Ivan Polzunov, nici James Watt, ci inginerul englez Thomas Newcomen (1663-1729).
Mai mult, prima încercare de a pune aburi în slujba omului a fost făcută în Anglia în 1698 de către inginerul militar Thomas Savery (Thomas Savery, 1650?-1715). El a creat un lift cu apă cu abur, destinat drenării minelor și pompării apei, și care a devenit prototipul unui motor cu abur.

Mașina lui Savery a funcționat după cum urmează: mai întâi, un rezervor etanș a fost umplut cu abur, apoi suprafața exterioară a rezervorului a fost răcită cu apă rece, făcând condensarea aburului și creând un vid parțial în rezervor. După aceasta, apa, de exemplu, din partea inferioară a arborelui a fost aspirată în rezervor prin conducta de admisie și, după ce a fost introdusă următoarea porțiune de abur, a fost aruncată prin conducta de evacuare. Ciclul a fost apoi repetat, dar apa a putut fi ridicată doar de la o adâncime mai mică de 10,36 m, deoarece presiunea atmosferică a fost de fapt cea care a împins-o afară.

Această mașină nu a avut mare succes, dar ia dat lui Papen ideea strălucitoare de a înlocui praful de pușcă cu apă. Și în 1698 a construit o mașină cu abur (în același an, englezul Savery și-a construit și „mașina de pompieri”). Apa a fost încălzită în interiorul unui cilindru vertical cu un piston în interior, iar aburul rezultat a împins pistonul în sus. Pe măsură ce aburul s-a răcit și s-a condensat, pistonul s-a deplasat în jos sub influența presiunii atmosferice. Astfel, printr-un sistem de blocuri, mașina lui Papen putea funcționa diverse mecanisme de exemplu pompe.

CU motoare cu aburi Savery și Papen l-au cunoscut pe inventatorul englez Thomas Newcomen (1663 - 1729), care a vizitat adesea minele din Țara de Vest, unde lucra ca fierar și, prin urmare, au înțeles bine cât de fiabile erau necesare pompe pentru a preveni inundațiile minelor. El și-a unit forțele cu instalatorul și sticlarul John Culley în încercarea de a construi un model mai bun. Primul lor motor cu abur a fost instalat într-o mină din Staffordshire în 1712.

Ca și în mașina lui Papen, pistonul se mișca într-un cilindru vertical, dar în general mașina lui Newcomen era mult mai avansată. Pentru a elimina golul dintre cilindru și piston, Newcomen a atașat un disc flexibil din piele la capătul acestuia din urmă și a turnat puțină apă pe el.
Aburul din cazan a intrat în baza cilindrului și a ridicat pistonul în sus. Când a fost injectată apă rece în cilindru, aburul s-a condensat, s-a format un vid în cilindru și, sub influența presiunii atmosferice, pistonul a căzut. Acest cursa inversă a scos apa din cilindru și, folosind un lanț legat de un culbutor care se mișca ca un leagăn, a ridicat tija pompei. Când pistonul se afla la partea inferioară a cursei sale, aburul a intrat din nou în cilindru și, cu ajutorul unei contragreutate atașate la tija pompei sau culbutorul, pistonul s-a ridicat în poziția inițială. După aceasta, ciclul s-a repetat.
Mașina lui Newcomen s-a dovedit a fi extrem de succes pentru acea perioadă și a fost folosită în toată Europa timp de mai bine de 50 de ani. A fost folosit pentru pomparea apei din numeroase mine din Marea Britanie. Acesta a fost primul produs la scară largă din istoria tehnologiei (au fost produse câteva mii de piese).
În 1740, o mașină cu un cilindru de 2,74 m lungime și 76 cm în diametru a finalizat într-o zi munca pe care echipe de 25 de bărbați și 10 cai, lucrând în schimburi, o finalizaseră anterior într-o săptămână.

În 1775, o mașină și mai mare construită de John Smeaton (creatorul farului Eddystone) a drenat docul de la Kronstadt, Rusia, în două săptămâni. Anterior, folosind turbine eoliene înalte, acest lucru dura un an întreg.
Și totuși, mașina lui Newcomen era departe de a fi perfectă. A transformat doar aproximativ 1% din energia termică în energie mecanică și, ca urmare, a consumat o cantitate uriașă de combustibil, care, totuși, nu a contat prea mult atunci când mașina lucra în minele de cărbune.

În general, mașinile Newcomen au jucat un rol important în conservarea industriei cărbunelui. Cu ajutorul lor, a fost posibilă reluarea exploatării cărbunelui în multe mine inundate.
Se poate spune despre invenția lui Newcomen că a fost cu adevărat un motor cu abur, sau mai degrabă, un motor cu abur atmosferic. S-a distins de prototipurile anterioare de motoare cu abur prin următoarele:

* forta motrice avea presiune atmosferică, iar vidul se realiza prin condensarea aburului;
* în cilindru era un piston, care făcea o cursă de lucru sub influența aburului;
* vidul a fost realizat ca urmare a condensării aburului atunci când apă rece a fost injectată în cilindru.
Prin urmare, de fapt, inventatorul mașinii cu abur este pe bună dreptate englezul Thomas Newcomen, care și-a dezvoltat motorul cu abur și atmosferă în 1712 (cu jumătate de secol înainte de Watt).

Făcând o scurtă excursie în istoria creării motoarelor cu abur, nu se poate ignora personalitatea remarcabilului nostru compatriot Ivan Ivanovici Polzunov (1729-1766), care a construit un motor cu abur atmosferic înaintea lui James Watt. Fiind mecanic la uzinele miniere Kolyvano-Voskresensky din Altai, la 25 aprilie 1763, el a propus un proiect și descrierea unei „mașini de acționare a focului”. Proiectul a ajuns pe masa șefului fabricilor, care l-a aprobat și l-a trimis la Sankt Petersburg, de unde a venit în scurt timp răspunsul: „... Această invenție a lui ar trebui onorată ca o nouă invenție”.
Polzunov a propus să construiască mai întâi o mașină mică, pe care să fie posibilă identificarea și eliminarea tuturor deficiențelor inevitabile într-o nouă invenție. Conducerea fabricii nu a fost de acord cu acest lucru și a decis să construiască imediat o mașină uriașă pentru o suflantă puternică. În aprilie 1764, Polzunov a început construcția unei mașini de 15 ori mai puternică decât proiectul din 1763.

El a luat ideea unui motor cu abur atmosferic din cartea lui I. Schlatter „Instrucțiuni detaliate pentru minerit...” (Sankt Petersburg, 1760).
Dar motorul lui Polzunov era fundamental diferit de mașinile engleze ale lui Savery și Newcomen. Erau cu un singur cilindru și potrivite doar pentru pomparea apei din mine. Motorul continuu cu doi cilindri al lui Polzunov ar putea furniza explozie la cuptor și pompa apă. Pe viitor, inventatorul spera să-l adapteze pentru alte nevoi.
Construcția mașinii a fost încredințată lui Polzunov, pentru a-i ajuta pe care i-au fost repartizați „doi dintre artizanii locali care nu știu, dar au o singură înclinație pentru aceasta”, și mai mulți muncitori auxiliari. Cu acest „personal” Polzunov a început să-și construiască mașina. A fost nevoie de un an și nouă luni pentru a construi. Când aparatul trecuse deja primul test, inventatorul s-a îmbolnăvit de un consum trecător și a murit la 16 (28) mai 1766, cu câteva zile înainte de testele finale.
Pe 23 mai 1766, elevii lui Polzunov, Levzin și Cernițîn, au început singuri testele finale ale mașinii cu abur. „Nota de zi” din 4 iulie a notat „funcționarea lină a mașinii”, iar la 7 august 1766, întreaga uzină, motorul cu abur și suflantul puternic au fost puse în funcțiune. În doar trei luni de funcționare, mașina lui Polzunov nu numai că a justificat toate costurile construcției sale în valoare de 7233 ruble 55 copeici, dar a oferit și un profit net de 12640 ruble 28 copeici. Cu toate acestea, la 10 noiembrie 1766, după ce cazanul motorului a ars, acesta a stat inactiv timp de 15 ani, 5 luni și 10 zile. În 1782 mașina a fost dezmembrată. (Enciclopedie Teritoriul Altai. Barnaul. 1996. T. 2. P. 281-282; Barnaul. Cronica orasului. Barnaul. 1994. partea 1. p. 30).

În același timp, James Watt lucra la crearea unui motor cu abur în Anglia. În 1763, el, în calitate de mecanic universitar, i s-a cerut să repare modelul universitar al motorului cu abur al lui T. Newcomen.
În timp ce depana modelul universitar al mașinii cu abur și atmosferă a lui T. Newcomen, Watt s-a convins de eficiența scăzută a unor astfel de mașini. I-a venit ideea de a îmbunătăți parametrii motorului cu abur. Era clar pentru el că principalul dezavantaj al mașinii lui Newcomen era încălzirea și răcirea alternantă a cilindrului. Cum poate fi evitat acest lucru? Răspunsul i-a venit lui Watt într-o duminică de primăvară în 1765. El și-a dat seama că cilindrul ar putea rămâne fierbinte în mod constant dacă aburul era deviat într-un rezervor separat printr-o conductă cu o supapă înainte de condensare. În acest caz, transferul procesului de condensare a aburului în afara cilindrului ar trebui să contribuie la reducerea consumului de abur. Mai mult, cilindrul poate rămâne fierbinte, iar condensatorul rece dacă exteriorul lor este acoperit cu material izolator.
Îmbunătățirile pe care Watt le-a adus motorului cu abur (regulator centrifugal, condensator separat de abur, etanșări etc.) nu numai că au crescut coeficientul acțiune utilă mașini, dar și în cele din urmă a transformat motorul cu abur-atmosferic într-un motor cu abur și, cel mai important, mașina a devenit ușor de controlat.
În 1768 a cerut un brevet pentru invenția sa. A primit un brevet în 1769, dar multă vreme nu a putut să construiască o mașină cu abur. Și abia în 1776, cu sprijinul financiar al doctorului Rebeck, fondatorul primei fabrici metalurgice din Scoția, motorul cu abur al lui Watt a fost în sfârșit construit și testat cu succes.

Prima mașină a lui Watt s-a dovedit a fi de două ori mai eficientă decât cea a lui Newcomen. Interesant este că evoluțiile care au urmat invenției inițiale a lui Newcomen s-au bazat pe conceptul de „capacitate” a motorului, ceea ce însemna numărul de kilograme-picior de apă care au fost pompate per bushel de cărbune. Acum nu se știe cine a venit cu ideea acestei unități. Acest om nu a intrat în istoria științei, dar era probabil un proprietar de mină cu pumnii strâns care a observat că unele motoare funcționau mai eficient decât altele și nu putea permite minei vecine să aibă o rată de producție mai mare.
Și, deși testele mașinii au avut succes, în timpul funcționării ulterioare a devenit clar că primul model al lui Watt nu a avut succes în totalitate, iar cooperarea cu Rebeck a fost întreruptă. În ciuda lipsei de fonduri, Watt a continuat să lucreze la îmbunătățirea motorului cu abur. Munca sa a atras interesul lui Matthew Boulton, un inginer și producător bogat, proprietar al unei fabrici de prelucrare a metalelor din Soho, lângă Birmingham. În 1775, Watt și Boulton au încheiat un acord de parteneriat.
În 1781, James Watt a primit un brevet pentru invenția celui de-al doilea model al mașinii sale. Printre inovațiile introduse în acesta și modelele ulterioare au fost:

* un cilindru cu dublă acțiune, în care aburul era furnizat alternativ pe părțile opuse ale pistonului, în timp ce aburul de evacuare pătrundea în condensator;
* o cămașă de căldură care înconjoară cilindrul de lucru pentru a reduce pierderile de căldură și o bobină;
* transformarea mișcării alternative a pistonului în mișcarea de rotație a arborelui, mai întâi printr-un mecanism bielă-manivelă, iar apoi folosind o transmisie cu roți dințate, care a fost prototipul unei cutii de viteze planetare;
* regulator centrifugal pentru a menține o viteză constantă a arborelui și un volant pentru a reduce rotația neuniformă.
În 1782 a fost construită această mașină remarcabilă, primul motor cu abur universal „cu dublă acțiune”. Watt a echipat capacul cilindrului cu o garnitură de ulei recent inventată, care asigura mișcarea liberă a tijei pistonului, dar împiedica scurgerea aburului din cilindru. Aburul a intrat în cilindru alternativ dintr-o parte a pistonului și apoi din cealaltă, creând un vid pe partea opusă a cilindrului. Prin urmare, pistonul a realizat atât cursa de lucru, cât și cursa de retur cu ajutorul aburului, ceea ce nu era cazul la mașinile anterioare.

De asemenea, în 1782, James Watt a introdus principiul acțiunii de expansiune, împărțind fluxul de abur într-un cilindru la începutul curgerii acestuia, astfel încât acesta a început să extindă restul ciclului sub propria presiune. Acțiunea de expansiune înseamnă o oarecare pierdere de putere, dar un câștig în „performanță”. Dintre toate aceste idei, cea mai utilă a lui Watt a fost aceea a acțiunii expansioniste. În implementarea sa practică ulterioară, diagrama indicator creată în jurul anului 1790 de asistentul lui Watt James Southern a fost de mare ajutor.
Indicatorul era un dispozitiv de înregistrare care putea fi atașat la motor pentru a înregistra presiunea din cilindru în funcție de volumul de abur care intra în timpul unei curse date. Aria de sub o astfel de curbă a fost o măsură a muncii efectuate într-un anumit ciclu. Indicatorul a fost folosit pentru a regla motorul cât mai eficient posibil. Această diagramă a devenit mai târziu parte a celebrului ciclu Carnot (Sadi Carnot, 1796-1832) în termodinamică teoretică.
Întrucât într-un motor cu abur cu dublă acțiune tija pistonului efectuează o acțiune de tragere și împingere, sistemul anterior de antrenare al lanțurilor și culbutorilor, care răspundea doar la tracțiune, a trebuit să fie reproiectat. Watt a dezvoltat un sistem de tije cuplate și a folosit un mecanism planetar pentru a converti mișcarea alternativă a tijei pistonului în mișcare de rotație, a folosit un volant greu, un regulator de viteză centrifugal, o supapă cu disc și un manometru pentru a măsura presiunea aburului.

Motorul cu abur universal cu dublă acțiune cu rotație continuă (motorul cu abur al lui Watt) s-a răspândit și a jucat un rol semnificativ în trecerea la producția de mașini.
„Mașina rotativă cu abur” brevetată de James Watt a fost utilizată mai întâi pe scară largă pentru a conduce mașini și războaie de țesut ale fabricilor de filare și țesut, iar mai târziu alte întreprinderi industriale. Acest lucru a dus la o creștere bruscă a productivității muncii. Din acest moment britanicii au numărat începutul marii revoluții industriale, care a adus Anglia pe o poziție de lider în lume.
Motorul lui James Watt era potrivit pentru orice mașină, iar inventatorii mecanismelor autopropulsate s-au grăbit să profite de acest lucru. Așa s-a ajuns la transportul mașinii cu abur (barca cu aburi a lui Fulton, 1807; locomotiva cu abur a lui Stephenson, 1815). Datorită avantajului său în mijloacele de transport, Anglia a devenit puterea principală a lumii.
În 1785, Watt a brevetat invenția unui nou cuptor cu boiler și, în același an, una dintre mașinile lui Watt a fost instalată la Londra la fabrica de bere a lui Samuel Whitbread pentru măcinarea malțului. Mașina a făcut treaba în loc de 24 de cai. Diametrul cilindrului său a fost de 63 cm, cursa pistonului a fost de 1,83 m, iar diametrul volantului a ajuns la 4,27 m. Mașina a supraviețuit până în zilele noastre, iar astăzi poate fi văzută în acțiune la Muzeul Powerhouse din Sydney.

Compania Boulton and Watt, creată în 1775, a trecut prin toate vicisitudinile destinului, de la o scădere a cererii pentru produsele sale până la protecția drepturilor sale de invenție în instanțe. Cu toate acestea, din 1783, afacerile acestei companii, care monopoliza producția de mașini cu abur, au mers în sus. Așa că James Watt a devenit un om foarte bogat, iar Watt a oferit asistență foarte, foarte semnificativă Institutului Medical Pneumatic Thomas Beddoes (Beddoes, Thomas, 1760-1808), cu care a început să colaboreze în acest moment.
În ciuda activității sale viguroase în crearea de mașini cu abur, Watt s-a retras din funcția sa la Universitatea din Glasgow abia în 1800. La 8 ani de la demisia sa, a stabilit „Premiul Watt” pentru cei mai buni studenți și profesori ai universității. Laboratorul tehnic universitar în care și-a început activitățile a început să-i poarte numele. Un colegiu din Greenock (Scoția), orașul natal al inventatorului, poartă și numele de James Watt.

Evoluția mașinii cu abur de J. Watt

1774 Steam
pompa de carter 1781 Motor cu abur
cu cuplu pe arbore 1784 Motor cu abur
acțiune dublă cu KShM
Este interesant că la un moment dat Watt a propus o astfel de unitate ca „cai putere” ca unitate de putere. Această unitate de măsură a supraviețuit până în zilele noastre. Dar în Anglia, unde Watt este venerat ca un pionier al revoluției industriale, au decis diferit. În 1882, Asociația Britanică a Inginerilor a decis să numească o unitate de putere după el. Acum numele James Watt poate fi citit pe orice bec. Acesta a fost primul caz de însuşire din istoria tehnologiei nume propriu unitate de măsură. Din acest incident a început tradiția de a atribui nume proprii unităților de măsură.

Watt a trăit o viață lungă și a murit pe 19 august 1819 la Heathfield, lângă Birmingham. Pe monumentul lui James Watt este scris: „A crescut puterea omului asupra naturii”. Așa au evaluat contemporanii activitățile celebrului inventator englez.