Паровой двигатель и его метаморфозы

Устройство парового двигателя сегодня кажется очень простым. Идея использовать энергию воды в газообразном агрегатном состоянии для приведения в движение элементов механизмов возникла давно, много столетий назад.

паровой двигатель

Старт парового двигателя

Практически реализовать эту идею удалось только в семнадцатом веке Папену и Гюйгенсу, и то на уровне экспериментальной установки. Затем в 1698 году Томас Сейвери, инженер британского военного ведомства, сумел сконструировать насос для целей пожаротушения. Таким образом, паровой двигатель получил первое в истории полезное применение для решения практических задач. Кузнец из Англии Томас Ньюкомен в начале XVIII века создал конструкцию, в основе которой лежал мотор Сейвери, усовершенствованный с целью повышения эксплуатационных характеристик и безопасности (первые установки часто взрывались от перегрева, вызывавшего критическое превышение давления в котле). Этот паровой двигатель также использовался для перекачки воды, на этот раз для осушения затопленных подземными водами шахт. Переключение впуска-выпуска пара, поступавшего из котла, осуществлялся вручную, пока мальчишка, нанятый для этой работы, движимый простой человеческой ленью, не изобрел простое и эффективное автоматическое устройство. Звали этого юношу Хэмфри Поттер, и больше он за всю свою жизнь никаких открытий не совершил.

паровые двигатели

Техническая революция и паровой двигатель Уатта

Россия не осталась в стороне от общей изобретательской лихорадки. Паровой двигатель И. И. Ползунова служил для нагнетания воздуха на Барнаульском Колывано-Воскресенском заводе с 1764 года. Тем временем машина совершенствовалась, и в общих чертах прототип современной схемы был сформирован Джеймсом Уаттом, шотландским инженером. Именно он применил паровыталкивающий поршень внутрь цилиндра и с помощью кривошипно-шатунного механизма преобразовал поступательное движение во вращательное, что дало возможность использовать машину для транспортных средств и в промышленности. Дальнейшее увеличение давления в однотактных «корнуэльских двигателях» Эванса-Тревитика повысило мощность и уменьшило размеры механизма, что создало условия для их применения в самоходных устройствах (локомобиле, пароходе и паровозе). Коммерческое использование нового вида механической энергии началось с регулярного пароходного сообщения по реке Филадельфия в 1788 году. Паровой двигатель имел шанс на более раннее применение в судоходстве, но Бонапарт Наполеон отказался оснащать им свой флот, он не мог представить себе военных кораблей без высоких мачт и парусов.

устройство парового двигателя

Современное применение парового двигателя

Паровые двигатели не сдавали своих позиций до середины двадцатого века. Несмотря на широкое применение двигателей внутреннего сгорания и электротяги, во всем мире до начала шестидесятых годов на железнодорожном транспорте активно эксплуатировались паровозы, а решение о прекращении их производства в СССР было принято в 1956 году, и некоторые специалисты считали его преждевременным и опрометчивым. Паровой двигатель и сегодня используется в судостроении, правда, в виде турбин. Он является основой силовых энергетических установок столь высокотехнологичных видов техники, как атомные корабли, в том числе подводные, и ядерные электростанции. Большая часть вырабатываемой электроэнергии на нашей планете (свыше 85%) производится с помощью паровых турбин.