Многие считают, что история паровых машин началась в Англии только в конце 17 века, см. рис. 1. Однако это не совсем так. Уже в первом веке до нашей эры Героном Александрийский, один из великих ученых древней Греции, написал трактат «Пневматика». Машины, которые используют тепловую энергию, были описаны. Самыми интересными для нас были два тепловых двигателя. Эолипил – шар «Эола», который вращается вокруг своей оси под воздействием пара. Фактически это был прототип будущих паровых турбин. Другим заметным устройством Герона Александрийского было движение дверей храма, которые открывались под воздействием огня, зажженного на алтаре. С подробным анализом этого сложного механизма мы видим первый паровой насос.
Рисунок 1 – Паровая машина
Все тепловые машины Героном Александрийским использовались только в качестве игрушек. Они не были востребованы в свое время. Настоящая история паровых машин начинается не раньше 17-го века. Дени Папен был одним из первых, кто создал рабочий прототип парового двигателя. Паровой двигатель Папена на самом деле был всего лишь эскизом, моделью. Ему никогда не удавалось создать настоящий паровой двигатель, который можно было бы использовать в производстве. 1680 – 1681 изобрел паровой котел. – Оборудован предохранительным клапаном 1690 г. – Он первым использовал пар для подъема поршня и описал замкнутый термодинамический цикл парового двигателя. 1707 – описание его двигателя. Но его произведения не были забыты как произведения Герона на протяжении тысячелетий. Все его идеи были использованы в паровых двигателях следующего поколения.
Если точно установить, кто первым в истории техники создал паровую машину очень сложно, то вот кто первым запатентовал и применил на практике свою паровую машину известно достоверно. Англичанин Томас Севери подал первый патент в 1698 году на устройство для «подъема воды и поддержания движения всех видов производства с использованием движущей силы огня …». Как видите, описание патента очень расплывчато. Фактически он создал первый паровой насос. Единственное, что он мог сделать, это найти воду. В то же время КПД насоса был крайне низким, потребление угля было просто огромным. Поэтому основное применение насоса было в угольных шахтах. Грунтовая вода была перекачана им.
В 1712 году мир увидел паровой двигатель Томаса Ньюкомена. Паровой двигатель Ньюкомена содержит лучшие идеи парового двигателя Папена и парового насоса Севери. Как и в случае с паровым двигателем Папена, для движения использовался паровой цилиндр с поршнем. В этом случае пар принимался отдельно в паровом котле, как в паровом насосе Севери. Несмотря на большой прорыв в разработке паровых двигателей, машина от Ньюкомена получила свое основное распространение только в качестве привода для водяных насосов. Основными недостатками парового двигателя Ньюкомена был размер и большой расход угля. Попытки управлять пароходами не увенчались успехом. Паровая машина Ньюкомена не менялась более 50 лет.
В 1763 году Джеймса Уатта, который работал механиком в университете Глазго, попросили отремонтировать новенький паровой двигатель. Работая с машиной Ньюкомена, Уатт приходит к выводу, что было бы неплохо улучшить ее. Во-первых, Уатт решает постоянно поддерживать горячий паровой цилиндр. Это снижает потребление угля.
Для этого он создает конденсатор для охлаждения пара. Затем он меняет способ работы парового цилиндра. В паровом двигателе Ньюкомена, когда двигатель ударил под воздействием атмосферного давления, поршень в паровом двигателе Уатта ударил под воздействием давления пара. Благодаря этому стало возможным увеличить давление в цилиндре и уменьшить размеры парового двигателя. В 1773 году Уатт построил свой первый работающий паровой двигатель. А в 1774 году Уотт открыл компанию по производству паровых двигателей вместе с промышленником Мэтью Болтоном. С 1775 по 1785 Уатт построил 56 паровых двигателей. С 1785 по 1795 год – та же компания уже поставила 144 таких машины, и Болтон попросил Уотта построить паровой двигатель для его нового прокатного стана. В 1884 году Уатт создал первый универсальный паровой двигатель. Его основное предназначение – привод промышленных машин. С этого момента паровой двигатель больше не привязан к угольным шахтам. Они начинают использовать его на заводах, устанавливать его на кораблях, строить поезда. Это был паровой двигатель Уатта, который сделал технологический прорыв. Это открыло новую эру в истории техники – эру паровых двигателей. Первый паровой автомобиль 1770 года. Жан Кунью – французский инженер, построивший первый самоходный автомобиль для перемещения артиллерийских снарядов.
«Младший брат» – паровоз 1803г. – Английский изобретатель Ричард Тревитик сконструировал первый паровоз. Через 5 лет Тревитик построил новый паровоз, он развивал скорость до 30 км/ч. В 1816г., не имея поддержки, Тревитик разорился и уехал в Южную Америку Решающая роль 1781-1848г. – Английский конструктор и изобретатель Джордж Стефенсон 1814г. – Начал заниматься строительством паровозов. 1823г. Основал первый в мире паровозостроительный завод 1829г. На соревновании лучших локомотивов первое место занял паровоз Стефенсона «Ракета». Его мощность составляла 13 л.с., а скорость 47 км/ч. Двигатель внутреннего сгорания 1860г. – Французским механиком Ленуаром был изобретён двигатель внутреннего сгорания 1878г. – Немецким изобретателем Отто сконструирован четырёхтактный двигатель внутреннего сгорания. 1825г. – Немецким изобретателем Даймлером был создан бензиновый двигатель внутреннего сгорания Примерно в то же время Бензиновый двигатель был разработан Костовичем в России. Специальное устройство. Карбюратор. Немецкий инженер Рудольф Дизель сконструировал двигатель внутреннего сгорания в котором сжималась не горючая смесь, а воздух. Это наиболее экономичные тепловые двигатели 1) работают на дешёвых видах топлива 2) имеют КПД 31-44%.
