Первая паровая машина в россии доклад
Обновлено: 02.07.2024
Паровые двигатели используют горячий пар из кипящей воды для перемещения поршня (или поршней) вперед и назад. Затем движение поршня использовалось для привода машины или вращения колеса. Чтобы создать пар, большинство паровых двигателей нагревало воду, сжигая уголь.
Важность парового двигателя в промышленности
Паровой двигатель способствовал промышленной революции. До появления энергии пара большинство фабрик и мельниц работали на воде или ветре. Вода была хорошим источником энергии, но фабрики должны были располагаться возле реки. И вода, и энергия ветра могут быть ненадежными, так как иногда реки могут высыхать во время засухи или замерзать зимой,а ветер не всегда дует.
Мощность пара позволяла фабрикам размещаться где угодно. Он также обеспечивал надежное питание и мог использоваться для питания больших машин.
Кто изобрел паровой двигатель?
Один из первых паровых двигателей был изобретен Томасом Савери в 1698 году. Он был не очень полезен, но другие изобретатели со временем сделали его улучшение. Первый полезный паровой двигатель был изобретен Томасом Ньюкоменом в 1712 году. Двигатель Ньюкомена использовался для откачки воды из шахт.Высокоскоростной паровой
двигатель Porter-Allen был популярен в конце 1800-х и начале 1900-х годов.
Мощность пара действительно выросла благодаря усовершенствованиям, сделанным Джеймсом Уаттом в 1778 году. Паровая машина Watt значительно повысила эффективность паровых двигателей. Его двигатели меньше и используют меньше угля. К началу 1800-х годов паровые двигатели Watt использовались на заводах по всей Англии.
Где использовался паровой двигатель?
На протяжении 1800-х годов паровые двигатели были усовершенствованы. Они стали меньше и эффективнее. Большие паровые двигатели использовались на заводах и мельницах для питания машин всех типов. Меньшие паровые двигатели использовались в транспортировке, включая поезда и пароходы.
Паровые двигатели все еще используются сегодня?
Паровой двигатель был в значительной степени заменен электричеством и двигателем внутреннего сгорания (бензин и дизель). Некоторые старые паровые двигатели до сих пор используются в старинных локомотивах.
Тем не менее, паровая энергия все еще широко используется во всем мире для различных отраслях. Многие современные электростанции используют пар, образующийся при сжигании угля, для производства электроэнергии. Кроме того, атомные электростанции используют пар, вырабатываемый в результате ядерного синтеза, для производства электроэнергии.
На бескрайних просторах Российской империи тоже нашлись люди, которые всерьёз заинтересовались этой темой. Нельзя точно сказать, кто из русских умельцев первым изобрёл прототип самодвижущегося экипажа, ведь с тех пор прошло очень много времени. Нам лишь известно, что в 1752 году в Санкт-Петербурге крестьянин механик-самоучка Леонтий Лукьянович Шамшуренков собрал и продемонстрировал перед широкой публикой "самобеглую коляску", которая очень понравилась императрице Елизавете Петровне. Самобеглая коляска Шамшуренкова управлялась двумя водителями, которые должны были вращать ворот, запускающий привод и приводящий в действие колёса. Коляска могла одновременно увезти двоих пассажиров, которые размещались в отдельно отгороженном отсеке. Экипаж двигался со скоростью 15 км/ч. К сожалению, гениальное устройство отдали придворным для развлечений.
В 1791 году знаменитый мастер-самоучка Иван Петрович Кулибин разработал собственный самодвижущийся экипаж. Это изобретение получило название "Самокатка Кулибина". Двигалась она посредством попеременного нажатия на педали человеком. В экипаж помещалось двое пассажиров, которые без труда могли комфортно разместиться в мягких креслах.
В "Самокатке Кулибина" использовались детали и узлы, присутствующие на современных автомобилях: коробка передач, сцепление, маховик, тормоза и подшипники качения. Человек, нажимающий на педали, мог отдыхать на ходу, ведь благодаря маховику и сцеплению, экипаж некоторое время мог ехать по инерции. Самодвижущаяся коляска могла разгоняться до 16 км/ч. Несмотря на такую высокую по тем временам скорость, коляска двигалась довольно плавно.
Изобретение парового двигателя.
В XIX веке с изобретением паровой машины возникли новые идеи четырёхколёсного транспорта для перевозки людей и грузов. И снова русские изобретатели не остались в стороне, поддержав новое направление своими разработками.
Так, в сентябре 1830 года был разработан проект первого российского парового автомобиля. Изобретателем этого транспортного средства стал талантливый столичный лафетных дел мастер Казимир Янкевич.
Сам конструктор планировал, что его изобретение поможет наладить регулярные пассажирские и грузовые перевозки между крупными городами империи.
На тот момент это являлось первостепенной задачей, в следствие ускоренного развития предпринимательства и усиления торговых и экономических связей между регионами огромной страны.
В 1863 году русский изобретатель Авксентий Врадий разработал паровой самоход повышенной проходимости, получивший название "Паровоз для езды по обыкновенным дорогам". Этот агрегат имел все четыре ведущих колеса и его можно назвать прототипом современных полноприводных автомобилей. Однако было ли налажено производство таких самоходов, к сожалению, неизвестно.
Переход на новые лошадки.
Помимо всего прочего у паровых автомобилей появился сильный конкурент в лице бензиновых. Тяжелые и громоздкие паровые установки не давали возможности построить простую и компактную машину. Необходимо было создать мощный, быстроходный и легкий двигатель. Таким источником мощности стал двигатель внутреннего сгорания, или ДВС.
Однако, несмотря на крупнейшие заслуги Ползунова как одного из пионеров энергетики, его жизнь и труды до недавнего времени оставались малоизвестными. Он разделил участь многих других народных талантов, которые в царской России не встречали ни необходимой поддержки, ни должного внимания. Пренебрежение к делам Ползунова продолжалось и после его смерти. Личный архив Ползунова бесследно исчез. Сотни других ценных документов, касающихся различных моментов деятельности изобретателя, были распылены по многочисленным ведомственным архивам и обречены на уничтожение.
Только в советское время, когда все исторические материалы, в том числе и архивные, стали достоянием народа, оказалось возможным предпринять широкий розыск документальных материалов о первом русском теплотехнике.
Материальные условия существования Ползунова во время ученья напоминают те, в которых находился его гениальный соотечественник Михайло Ломоносов. Ученикам заводских школ полагалось жалованье, составлявшее около копейки в день.
Однако и эти нищенские средства к жизни Ползунов получал не всегда. При переводе из словесной школы в арифметическую ему, как и некоторым другим ученикам, вследствие какой-то канцелярской путаницы в течение нескольких месяцев не выплачивали жалованья. Но молодой Ползунов не бросил школы. С ранних лет у юноши возникла и все более развивалась неутолимая жажда знаний.
В 1748 году Ползунов с группой других уральских специалистов направляется на Колывано-Воскресенские заводы на Алтае. Эти заводы, составлявшие личную собственность русских царей, выплавляли ребро.
Ползунов зачисляется на работу на Барнаульский завод. И здесь он выделяется своими способностями и техническими знаниями. Он принимает участие в составлении чертежей и проектов реконструкции Барнаульского завода. Однако будущий изобретатель паровой машины продолжает бедствовать. Уже произведенный в чин унтер-шихтмейстера, он вместе с матерью вынужден жить на скудное жалованье мелкослужащего, составлявшее три рубля в месяц.
Но Ползунова постоянно отрывают от любимого дела. На добросовестного работника, выполняющего все поручения аккуратно и обстоятельно, наваливают уйму хозяйственных дел. Его посылают освидетельствовать наличие запасов руд и припасов на отдаленных пристанях, поручают организацию сплава руды на судах по рекам, наблюдение за углежжением и т. д. Ползунов разъезжает из края в край по огромной горнозаводской территории Алтая. Но и эти поездки не пропадают для него даром: Ползунов знакомится с новыми производствами, проявляет разносторонние технические дарования. Он проектирует различные сооружения на рудниках, строит пильные мельницы, изучает руды, занимается метеорологией.
В 1758 году Ползунов попадает даже на короткое время в Петербург, куда его послали с обозом золота и серебра, выплавленного на алтайских заводах.
Возвратившись из очередной поездки, Ползунов садится за книги, штудирует современные ему научные труды, сам ставит физические опыты. В результате многих лет разносторонней технической деятельности Ползунов приходит к своей идее огнедействующей машины.
Основным источником механической энергии для больших заводских установок во времена Ползунова была вода. Она приводила в действие деревянные колеса пильных мельниц, качала воздуходувные мехи плавильных печей, заставляла подниматься вододействующие молоты. Поэтому заводы строились большей частью на реках, которые перегораживались огромными плотинами. Стоимость сооружения такой плотины зачастую вдвое превышала издержки на самый завод. Кроме того, рудное месторождение нередко оказывалось в стороне от завода, и руду приходилось подвозить на подводах или иным путем. Трудно было найти такое место, где были бы и пригодная река, и богатые залежи руды, и лес для топлива.
Это была очень смелая идея. В то время паровая энергетика делала только самые первые, робкие шаги. За границей существовали пароатмосферные машины типа Ньюкомена, но они служили лишь для подъема воды. Эти машины действовали рывками, чередуя рабочие и холостые ходы, и их не удавалось поэтому спарить ни с чем другим, кроме как с водоподъемным насосом. В России даже такие машины тогда не строились. Заводской же огнедействующей машины для привода различных механических агрегатов, о которой мечтал Ползунов, не было нигде в мире.
Но Ползунов не был просто мечтателем. Это был зрелый мыслитель, облекший свою идею в тщательно разработанную конструктивную форму.
В 1763 году Ползунов представил начальнику Колыванских заводов описание и чертеж опытной огнедействующей машины собственной оригинальной конструкции. Эту первую машину, которая должна была послужить образцом для других, автор проекта предназначал для приведения в действие воздуходувных мехов плавильных печей.
В своем проекте Ползунов дал физическое обоснование работы огнедействующей машины.
Весь агрегат, задуманный Ползуновым, состоял из медного котла, соединенного трубопроводами с двумя цилиндрами пароатмосферной машины. В цилиндрах поочередно двигались поршни. Один из ходов поршни делали под действием пара, а в противоположном направлении — под давлением атмосферного воздуха. Это и был рабочий ход поршня. Движение поршней с помощью штоков и цепей передавалось большому шкиву, который вращался поочередно то по часовой стрелке, то в обратном направлении.
В отличие от машин типа Ньюкомена, действовавших рывками, машина Ползунова работала практически непрерывно. А возвратно-вращательные движения шкива давали возможность удобно качать воздуходувные мехи.
К проекту машины был приложен и ее расчет. Он тоже представлял собой оригинальный труд конструктора. Мерилом работы тогдашних водоподъемных машин служило количество поднятой воды. Машина же Ползунова предназначалась для приведения в действие заводской установки, и учесть ее работу было гораздо труднее. Но талантливый механик и математик справился и с этой задачей. В основу расчета своей машины Ползунов положил давление атмосферы на поршень. В современных нам единицах ее мощность должка была составлять примерно 2,63 лошадиной силы.
Начальство изыскивало всяческие способы к увеличению выплавки серебра и поэтому отнеслось положительно к проекту Ползунова.
Сереброплавильные печи Барнаульского завода (по чертежу 1768 года)
Пока велась переписка с Петербургом, изобретатель составил второй проект. На этот раз речь шла уже не об опытной, а о большой производственной установке. Начальство Ползунова не было заинтересовано в экспериментах, хотя бы и огромной научной важности, и требовало, чтобы изобретатель скорее дал такую машину, которая могла бы обслуживать сразу несколько плавильных печей.
К сооружению такой машины и приступил Ползунов. В те времена механизмы, применяемые на заводах, строились почти целиком из дерева. Свою огнедействующую машину Ползунов с самого начала решил делать из металла.
Немало труда вложил Ползунов в создание оборудования для изготовления машины. Многочисленные ее части отливались и затем обтачивались на сконструированной им же токарной установке. К 20 мая 1765 года уже было готово сто десять частей машины, не считая котла с его арматурой. Отдельные части весили до 170 пудов.
Изобретателю не довелось дожить до пуска машины в эксплуатацию. Невероятное напряжение, с которым он работал над постройкой машины, подорвало его силы. Ползунов вкладывал в свое детище не только все свои силы, но даже и часть личного заработка. Назначенную ему награду в 400 рублей он получил только за несколько дней до смерти. И то это было сделано лишь после напоминания умирающего изобретателя.
16 моя 1766 года Ползунова не стало.
Машина находилась в эксплоатации с остановками до 10 ноября. Общая продолжительность ее работы составила около 43 суток. За это время в печах, обслуживаемых машиной, было выплавлено свыше 9 тысяч пудов руды. Последний раз машина действовала беспрерывно 17 суток.
Но после смерти изобретателя некому было осуществлять его замыслы.
Вполне исправная машина с прохудившимся котлом простояла без действия 14 лет, после чего ее сломали.
В 1825 году, по инициативе первого русского строителя чугунных дорог П. К- Фролова, бывшего в то время начальником алтайских заводов, была изготовлена модель огнедействующей машины Ползунова по чертежам его первого проекта. Эта модель хранится в Барнаульском музее.
Работа профессора В, В. Данилевского является ценным вкладом в историю техники и науки. Ярко написанная и любовно оформленная книга дает много познавательного материала пытливому и любознательному читателю.
В 1833—1834 гг. на Нижнетагильском заводе крепостные мастера Ефим Алексеевич и Мирон Ефимович Черепановы построили первый русский паровоз и первую паровую рельсовую дорогу в России. Черепановы начали строить свои первые стационарные паровые машины в 20-х годах XIX в.
К тому времени в России создались уже свои традиции и свой опыт в этой области. Как известно, основоположником этого дела за шесть десятилетий до Черепановых был И. И. Ползунов. Продолжателями Ползунова явились многочисленные русские мастера.
На различных заводах по всей России они создавали все новые и новые паровые машины — сначала только стационарные, а потом и пароходные. По некоторым данным, занимались паровыми судами и Черепановы.
Первая стационарная паровая машина
Первая стационарная паровая машина сконструирована Черепановым-старшим в 1824 г. Эта машина, мощностью в 4 л. с., применялась на мукомольной мельнице Нижнетагильского завода. Затем Черепановы построили 30-сильный паровой двигатель на медном руднике и еще несколько крупных паровых машин.
Первый русский паровоз Черепановых
На Выйском заводе Черепановы создали замечательное механическое заведение, которое обслуживало всю группу демидовских заводов. Там, под руководством Черепановых и по их чертежам, изготовлялись разнообразные двигательные и рабочие механизмы, в том числе оригинальные токарные, сверлильные, винторезные, штамповальные и иные станки.
Так, еще прежде чем Черепановы приступили к постройке своего первого паровоза, они создали машиностроительную базу для выполнения этой ответственной задачи.
В то время в русской печати усиленно обсуждался вопрос о паровых железных дорогах и паровых повозках. Черепановы бывали в Петербурге и знали о вопросах, занимавших поборников новой техники.
Паровая телега
К постройке первого паровоза Черепановы приступили в 1833 г. Им приходилось преодолевать огромные технические и организационные трудности. Немало было в их работе и непосредственного риска.
Первый русский паровоз Черепановых
Так, в феврале 1834 г. во время пробного пуска первого в России паровоза Черепановых произошел взрыв паровозного котла, по счастью без человеческих жертв.
Первый паровоз в России
Таким образом дорога Черепановдх завершала длительный период развития отечественных рельсовых путей. Заводская контора особым ордером приказала Черепановым строить дорогу до медного рудника у подошвы горы Высокой и до Выйского завода (в 2 км от Нижнетагильского завода).
Первый русский паровоз Черепановых
Паровая дорога Черепановых.
Имелись все технические предпосылки для того, чтобы паровая дорога Черепановых вышла за пределы уральских заводов Демидовых и стала транспортным средством общего пользования.
Первый русский паровоз Черепановых
Черепановы уже не могли продолжать работать в области парового транспорта. Еще более фальшиво — показным был интерес властей к черепановской дороге.
Первый русский паровоз Черепановых
Весьма характерно, что посетивший Нижнетагильский завод наследник престола — великий князь Александр Николаевич на чугунную дорогу Черепановых не обратил внимания.
В дореволюционной русской литературе, посвященной истории наших железных дорог, деятельность Черепановых была забыта. Лишь исследователи (прежде всего проф. В. В. Данилевский), восстановили историческую правду о Черепановых.
Читайте также: