Паровые автомобили, телеги, повозки и амфибии

 

По теме "история"

Cпециальные проекты

Реклама

Партнеры и спонсоры

Что еще?

Расцвет паровых двигателей. Первые автомобили. Неудачные попытки Тревитика

Существует мнение, очень распространённое, хотя и совершенно неправильное, что механический транспорт появился после того, как догадливые люди поставили на телегу паровую машину и заставили её вращать колёса. Исторически это неверно, а технически невозможно. Если бы даже и удалось взгромоздить на телегу тогдашнюю паровую машину с её трёхметровыми цилиндрами, конденсатором, огромным котлом, с запасами угля и, главное, воды для охлаждения конденсатора, то вряд ли такое сооружение могли сдвинуть с места усилия самой машины, и во всяком случае, такая повозка не смогла бы ничего везти, если бы даже могла сама себя передвигать.
Дело было вовсе не так. Транспортный двигатель возник самостоятельно и независимо. И хотя в дальнейшем своём развитии и транспортный двигатель, и стационарный, предназначенный для работы на месте, многое заимствовали друг у друга, рождались и развивались они сами по себе, сообразно различным задачам, стоящим перед ними.
Устройство транспортного и стационарного двигателей и их дальнейшее совершенствование всецело находились в зависимости от тех условий, в которых им приходилось работать.
Транспортному двигателю необходим прежде всего реверс — устройство, позволяющее менять прямой ход на обратный, чтобы экипаж мог двигаться не только вперёд, но и назад в случае надобности. Не менее важно для транспортного двигателя иметь возможность сбавлять ход от самого скорого до самого тихого, без чего пользоваться механическим экипажем было бы небезопасно.
Создателям транспортного двигателя выгоднее было бы даже вовсе ничего не знать о машинах Уатта, с тем чтобы сразу пойти совершенно иным путём к своей цели. Так оно в действительности и случилось. В 1763 году французский инженер Николай Кюньо предложил французскому военному министерству проект "паровой телеги для перевозки пушек и снарядов".
Образованный инженер того времени, каким был Кюньо, не мог не знать, конечно, о том, что для использования движущей силы пара вовсе не обязательна конденсация его в цилиндре. Давление пара могло бы работать в цилиндре само по себе. Для этого нужно только впускать в цилиндр пар в пять-десять раз большего давления, чем атмосферное. Такой пар, действуя на поршень, заставит его преодолеть естественное сопротивление воздуха и сообщит движению силу, способную совершать полезную работу.
Трудность дела заключалась в том, чтобы построить котёл, способный выдержать высокое давление пара. В то время это представлялось серьёзной задачей. Котлы делались из медных, склёпанных по швам листов, прочность их была очень небольшой. Меньшую трудность представляло, конечно, изготовление поршня, плотно прилегающего к стенкам цилиндра; в этом деле уже имелся некоторый опыт.
Вопрос о том, как преобразовать прямолинейно-возвратное движение поршня во вращательное, разрешил ещё изобретатель токарного станка и точильного камня. Оставалось только применить этот способ для новой цели.

Атмосферная паровая машина с кривошипом и шатуном
Гениальный изобретатель системы кривошипа и шатуна остался неизвестным, но изобретение его стало едва ли не самым популярным из всех остроумных человеческих изобретений. На точильном камне, токарном станке, ножной швейной машине Атмосферная паровая машина прямолинейно-возвратное движение с кривошипом и шатуном ноги через шатун и кривошип превращается во вращательное движение колеса. Превращение происходит вследствие существования инерции — стремления раз приведённого в движение тела продолжать своё движение в том же направлении и с той же скоростью, пока оно не будет остановлено противодействием трения сопротивления воздуха. Сила инерции заставляет преодолевать мёртвую точку кривошипа, когда вся движущаяся система стоит на одной прямой линии.
Для начала работы токарного станка и всякой другой машины с системой кривошипа нужно сначала привести в движение колесо, чтобы создать силу инерции. В точильном станке самый камень является таким колесом. В результате значительного веса и размера сила инерции его вращения достаточна, чтобы преодолевать мёртвую точку кривошипа. В машинах, где работающего колеса вовсе нет или оно невелико, на вращающийся вал машины насаживается дополнительно большое и тяжёлое колесо. Оно называется маховиком и служит для того, чтобы накоплять силу инерции и расходовать её в нужный момент для преодоления мёртвых точек.
Движущие колёса повозки имеют достаточный запас инерции, и применить систему кривошипа к повозке не составляло большой задачи, однако эта простая мысль не пришла в голову Кюньо.
Он решил соединить штоки поршней паровой машины с колёсами повозки при помощи цепей и зубчатки.

Паровая повозка
Изобретённая Кюньо паровая повозка вызвала у парижан большой интерес. На неё возлагались всякие надежды, но и эта усовершенствованная машина вскоре погибла. Дело в том, что в ней переднее движущее колесо телеги служило также и для изменения направления хода. Но так как на него приходилась большая нагрузка, управление было очень затруднительно. Не рассчитав развитой машиной скорости, Кюньо налетел на кирпичную стену двора. Стена и повозка разбились. Сам изобретатель едва не остался калекой.
Не имела никакого практического значения и попытка американского механика Оливера Эванса осуществить паровой сухопутный транспорт.
Машину высокого давления пара Эванс сконструировал в 1786 году и тогда же взял на неё патент. Машина предназначалась для мельниц.
На следующий год Эванс начал хлопотать о выдаче ему патента на паровой локомотив для обыкновенных дорог. Заказчиков на машины не было.
Куда бы ни обращался этот неугомонный человек со своими проектами, результат был отрицательный. Так продолжалось всю жизнь. Лишь однажды, уже в 1804 году, Эванс в первый и последний раз имел некоторый успех. Администрация Филадельфийской гавани, нуждаясь в землечерпальной машине, поручила построить её Эвансу.
Эванс спроектировал и построил машину. В лодке, поставленной на колёса, помещалась паровая машина очень высокого по тем временам давления пара — около десяти атмосфер. Машина приводила в движение землечерпальное колесо. По воде судно шло при помощи той же машины. Но с ней Эванс связал канатной передачей и сухопутные колёса, так что землечерпалка самостоятельно двигалась и по воде и по суше. Ввиду этого он её и назвал "Амфибией".
Успех "Амфибии" принёс Эвансу некоторые средства. Он вложил их в постройку собственных мастерских. За десять лет они выпустили полсотни паровых машин высокого давления пара. Двигатели Эванса устанавливали на мельницах и заводах, а не на экипажах. Он не применял конденсатора: машины работали на выхлоп. Высокое давление пара Эванс противопоставлял конденсации и, видимо, считал несовместимым одно с другим.
Эванс в конструкцию своих машин внёс много усовершенствований. Прежде всего он впускал пар не по одну только сторону поршня, а и по другую — попеременно через клапаны в нижней и верхней частях цилиндра. Клапаны действовали автоматически через систему зубчатых колёс и кулачки. Таким образом в его машинах оба хода поршня стали рабочими, чем открылась возможность строить более мощные машины без увеличения их размеров. Подобную же машину двойного действия сконструировал и Уатт приблизительно в то же время. Работали оба изобретателя независимо друг от друга, но мысли их шли в одном направлении. Замечательно, что они одинаково оказывались и жертвами своих привычных представлений.
Оба, исходя из особенностей машины Ньюкомена, не смогли отрешиться от коромысла. Но у Ньюкомена оно служило рычагом насоса, к которому был приставлен двигательный механизм, заменивший живую рабочую силу. В новых же машинах Уатта и Эванса коромысло не только не было нужно, но и бессмысленно усложняло конструкцию.

Паровая машина двойного действия с коромыслом
Машины двойного действия Эванса и Уатта предназначались для мельничных жерновов, прядильных и ткацких станков: всем им нужно было вовсе не прямолинейно-возвратное движение, а вращательное. Вращать же колесо, как уже говорилось, можно, соединяя поршень с колесом посредством кривошипа и шатуна. Зачем же нужно было коромысло?
А оно всё-таки оставалось. Один его конец и Уатт и Эванс связывали с поршнем цилиндра, а другой — системой кривошипа — с валом и насаженным на нём маховым колесом. Работа вала через ремённую или зубчатую передачу передавалась станку, жернову или другому механизму.
Но этого мало. В машинах Ньюкомена поршень парового цилиндра имел один рабочий ход и только, дёргал вниз конец коромысла. В машинах Уатта и Эванса оба хода — и прямой и обратный — должны были беспрерывно двигать конец коромысла взад-вперёд. Цепная связь тут не годилась. И вот Уатт два года думает над тем, как заменить цепную связь жёсткой. Ведь коромысло, качаясь, чертит в воздухе своим концом кривую линию, а стало быть, связанный с ним жёстко шатун, как полагал Уатт, пойдёт вкривь и вредно будет действовать на поршень. Значит, нужно снова что-то придумывать, чтобы превратить качательное движение коромысла в прямолинейный ход шатуна.
Уатт был математиком и через два года предложил для этой цели свой "параллелограм". Это очень сложное изобретение. Его изучали потом математики, им гордился и сам Уатт.
Сколько времени и ума отняло коромысло у изобретателя? А до простой, казалось бы, мысли связать вал двигателя через кривошип с поршнем непосредственно, выбросив вовсе коромысло, не додумались ни Уатт, ни Эванс. Паровая машина "Амфибия" тоже имела, хотя и одноплечее, коромысло... И только когда на машину Уатта взглянул человек, никогда не занимавшийся машинами Ньюкомена, — станкостроитель Моделей, — он заметил несуразность конструкции Уатта, выбросил коромысло, а поршень через кривошип соединил прямо с валом двигателя. Тут стационарная машина уже подражала транспортной, училась на её опыте.
Эванс не был столь щепетильным, как Уатт. Он просто пренебрёг кривообразным качанием коромысла и вовсе не занимался этим вопросом.
Вот какими причудливыми противоречиями проникнута иногда творческая работа изобретателя! Над смелым замыслом часто тяготеет предвзятость представлений, и с гениальным взлётом мышления непостижимо уживается косное сознание. На преодоление привычного хода собственной мысли иногда тратится больше душевных сил, чем на борьбу с природой, несовершенством техники, сопротивлением материала.
Из всех строителей парового двигателя, как это подтверждает краткая история его создания, менее всех был подвластен косному сознанию первый русский теплотехник Ползунов, который смело исключил коромысло из созданной им конструкции, легко пошёл на установку двух цилиндров, на отрыв двигательного механизма от насоса и применение его для новой цели.
Строителей паровых телег и повозок во всех странах мира было немало: одни, как Мердок, помощник Уатта, ограничивались только испытанием моделей; другие, как Ричард Тревитик, английский инженер, доходили даже до попыток практического применения своих "паровых автомобилей", но успеха не достигали.
Дело заключалось даже не в том, что та или иная конструкция была несовершенной, а в том, что для успеха всякого транспорта нужны не только удобные и выгодные средства сообщения, но и столь же удобные и выгодные пути сообщения. А в каком положении были тогдашние дороги, показывает опыт Тревитика.
Котёл и машину Тревитик разместил между задними колёсами экипажа, а цилиндр расположил горизонтально. При помощи зубчатой передачи и кривошипа работа двигателя передавалась на огромные, движущие повозку колёса.
В карете помещалось десять пассажиров. Скорость движения доходила до десяти километров в час. Это был настоящий автомобиль, вполне пригодный для практической работы.
Как только окончился срок патентов Уатта, Тревитик немедленно показался на улицах Кемборна в своём автомобиле. Это произошло на рождественских праздниках в конце 1801 года. Тревитик сидел за рулём, предлагая прохожим составить ему компанию. Охотники нашлись.
И вот первый экипаж без лошадей повёз по улицам города пассажиров.
Дальнейшие опыты на отвратительных дорогах Кемборна то и дело кончались поломками машины. Тревитик не нашёл выхода из положения. Вскоре, впрочем, автомобиль погиб. Однажды, убрав в сарай свою "ходячую машину", Тревитик отправился в трактир подкрепиться после поездки, позабыв загасить огонь в топке котла. Угля оказалось ещё так много, что вода успела выкипеть. Котёл накалился, и карета сгорела дотла.
Однако спустя некоторое время Тревитик выстроил новый автомобиль такой же конструкции и отправился в Лондон, надеясь найти там покупателей. Но их не нашлось, может быть, потому что в Лондоне дороги были не лучше, чем в Кемборне.
Изобретателю, вложившему все свои средства в автомобиль, пришлось думать о том, как бы поправить свои материальные дела.

Рекомендовать эту статью

Термины, пояснения и исторические справки

Новости из интернета

  

Места на карте, упоминающиеся на сайте 1520mm.ru

Будьте в курсе наших новостей


© 2002—2017 Nicos
Страница сгенерирована за 0,0041 сек.
Rambler's Top100 Яндекс.Метрика