Nykyaikaisten höyrymäntäkoneiden valmistus. Nykyaikainen höyrykone

Höyrykoneiden tärkein etu on, että ne voivat käyttää melkein mitä tahansa lämmönlähdettä sen muuntamiseen mekaaninen työ. Tämä erottaa ne moottoreista sisäinen palaminen, joiden jokainen tyyppi edellyttää tietyntyyppisen polttoaineen käyttöä. Tämä etu on huomattavin ydinenergiaa käytettäessä, koska ydinreaktori ei pysty tuottamaan mekaanista energiaa, vaan tuottaa vain lämpöä, josta tuotetaan höyryä, joka käyttää höyrykoneita (yleensä höyryturbiineja). Lisäksi on muita lämmönlähteitä, joita ei voida käyttää polttomoottoreissa, esim. aurinkoenergia. Mielenkiintoinen suunta on Maailman valtameren lämpötilaeron energian käyttö eri syvyyksissä

Myös muuntyyppisillä ulkopolttomoottoreilla on samanlaisia ​​ominaisuuksia, kuten Stirlingin moottori, jotka voivat tarjota erittäin korkean hyötysuhteen, mutta ovat painoltaan ja mitoiltaan huomattavasti suurempia kuin nykyaikaiset höyrykoneet.

Höyryveturit toimivat hyvin korkeissa korkeuksissa, koska niiden tehokkuus ei laske alhaisen ilmanpaineen takia. Höyryvetureita käytetään edelleen Latinalaisen Amerikan vuoristoisilla alueilla huolimatta siitä, että alamailla ne on jo pitkään korvattu nykyaikaisemmilla vetureilla.

Sveitsissä (Brienz Rothhorn) ja Itävallassa (Schafberg Bahn) uudet kuivahöyryä käyttävät höyryveturit ovat osoittaneet arvonsa. Tämäntyyppinen höyryveturi kehitettiin 1930-luvun Swiss Locomotive and Machine Worksin (SLM) malleista, ja siinä on monia moderneja parannuksia, kuten rullalaakereiden käyttö, moderni lämmöneristys, kevyen öljyjakeen polttaminen polttoaineena, parannetut höyrylinjat jne. e. Tämän seurauksena näiden veturien polttoaineenkulutus on 60 % pienempi ja huoltotarve on huomattavasti pienempi. Tällaisten veturien taloudelliset ominaisuudet ovat verrattavissa nykyaikaisiin diesel- ja sähkövetureihin.

Lisäksi höyryveturit ovat huomattavasti kevyempiä kuin diesel- ja sähköveturit, mikä pätee erityisesti vuoristorautatieliikenteeseen. Höyrykoneiden ominaisuus on, että ne eivät tarvitse voimansiirtoa, vaan ne siirtävät voiman suoraan pyörille. Jossa höyrykone veturi jatkaa vetovoiman kehittämistä myös pyörien pysähtyessä (painotus seinässä), mikä eroaa kaikista muista kuljetuksissa käytetyistä moottoreista.

Tehokkuus

Höyryä ilmakehään poistavan höyrykoneen käytännöllinen hyötysuhde (kattila mukana) on 1-8 %, mutta lauhduttimella ja virtausreitillä varustetun moottorin hyötysuhde voi olla jopa 25 % tai jopa enemmän. Lämpövoimalaitos kanssa tulistin ja regeneratiivisella vedenlämmityksellä voidaan saavuttaa 30 - 42 %:n hyötysuhde. Yhdistelmäkiertoiset kasvit yhdistetyllä syklillä, jossa polttoaineen energia käytetään ensin kaasuturbiinin ajamiseen ja sitten höyryturbiiniin, voi saavuttaa tekijän hyödyllistä toimintaa 50-60 %. CHP-laitoksilla tehokkuutta lisätään käyttämällä osittain käytettyä höyryä lämmitys- ja tuotantotarpeisiin. Tällöin jopa 90 % polttoaineen energiasta kuluu ja vain 10 % hajoaa turhaan ilmakehään.

Nämä suorituskykyerot johtuvat termodynaaminen kierto höyrykoneet. Esimerkiksi suurin lämmityskuorma osuu päälle talvikausi, joten CHP-hyötysuhde kasvaa talvella.

Yksi syy tehokkuuden laskuun on se, että lauhduttimen höyryn keskilämpötila on hieman korkeampi kuin ympäristön lämpötila (ns. lämpötilaero). Keskimääräistä lämpötilaeroa voidaan pienentää käyttämällä monipäästökondensaattoreita. Myös ekonomaiserien, regeneratiivisten ilmanlämmittimien ja muiden höyrykierron optimointikeinojen käyttö lisää tehokkuutta.

Höyrykoneiden erittäin tärkeä ominaisuus on, että isoterminen laajeneminen ja supistuminen tapahtuu vakiopaineessa. Siksi lämmönvaihdin voi olla minkä kokoinen tahansa, ja lämpötilaero käyttönesteen ja jäähdyttimen tai lämmittimen välillä on lähes 1 aste. Tämän seurauksena lämpöhäviöt voidaan pitää mahdollisimman pieninä. Vertailun vuoksi lämpötilaerot lämmittimen tai jäähdyttimen ja käyttönesteen välillä Stirlingissä voivat olla 100 °C

Mäntähöyrykoneiden lisäksi pyöriviä höyrykoneita käytettiin aktiivisesti 1800-luvulla. Venäjällä 1800-luvun jälkipuoliskolla niitä kutsuttiin "pyörijöiksi" (eli "pyörän pyörittämiseksi" sanasta "kolo" - "pyörä"). Tyyppejä oli useita, mutta menestynein ja tehokkain oli Pietarin mekaanisen insinöörin N. N. Tverskoyn "pyörivä kone". N. N. Tverskoyn höyrykone. Kone oli lieriömäinen runko, jossa juoksupyörän roottori pyöri, ja erityiset lukitusrummut lukitsivat paisuntakammiot. N. N. Tverskoyn "pyörivässä koneessa" ei ollut yhtä osaa, joka tekisi edestakaisin liikkuvia liikkeitä, ja se oli täysin tasapainossa. Tversky-moottori luotiin ja sitä käytettiin pääasiassa tekijänsä innostuksesta, mutta sitä käytettiin monissa kopioissa pienissä laivoissa, tehtaissa ja dynamoissa. Yksi moottoreista asennettiin jopa keisarilliseen Shtandart-jahtiin, ja kuten laajennuskone- puristetulla ammoniakkikaasulla varustetun sylinterin ohjaamana tämä moottori käynnisti yhden ensimmäisistä kokeellisista sukellusveneistä - "vedenalaisen tuhoajan", jota N. N. Tverskoy testasi 1800-luvun 80-luvulla Suomenlahden vesillä. Kuitenkin ajan myötä, kun höyrykoneet korvattiin polttomoottoreilla ja sähkömoottoreilla, N. N. Tverskoyn "pyörivä kone" käytännössä unohdettiin. Näitä "pyöriviä koneita" voidaan kuitenkin pitää nykyajan prototyypeinä pyörivät moottorit sisäinen palaminen

P

Kiinteät höyrykoneet voidaan jakaa kahteen tyyppiin käyttötavan mukaan:

Koneet vaihtelevalla moodilla, mukaan lukien koneet valssaamot, höyryvinssit ja vastaavat laitteet, joiden on pysähdyttävä usein ja vaihdettava pyörimissuuntaa.

• Voimakoneet, jotka pysähtyvät harvoin ja joiden pyörimissuuntaa ei tarvitse muuttaa. Niissä on tehomoottorit päällä voimalaitokset, sekä teollisuusmoottoreita, joita käytetään tehtaissa, tehtaissa ja köysiradat sähköisen vetovoiman laajaan käyttöön. Pienitehoisia moottoreita käytetään merimalleissa ja erikoislaitteissa.

Höyryvinssi on periaatteessa paikallaan oleva moottori, mutta se on asennettu pohjarunkoon, jotta sitä voidaan siirtää. Se voidaan kiinnittää kaapelilla ankkuriin ja siirtää omalla työntövoimallaan uuteen paikkaan.

Useimmissa mäntähöyrykoneissa höyry muuttaa suuntaa jokaisen käyttöjakson iskun yhteydessä, ja se tulee sylinteriin ja poistuu siitä saman jakoputken kautta. Täysi sykli Moottori kiertää kammen täyden kierroksen ja koostuu neljästä vaiheesta - imu, laajennus (työvaihe), pakokaasu ja puristus. Näitä vaiheita ohjataan sylinterin vieressä olevassa "höyrylaatikossa" olevilla venttiileillä. Venttiilit ohjaavat höyryn virtausta yhdistämällä työsylinterin kummallakin puolella olevat jakoputket sarjaan höyrykoneen imu- ja pakosarjaan. Venttiilejä ohjaa jonkinlainen venttiilimekanismi. Yksinkertaisin venttiilimekanismi antaa kiinteän keston työvaiheille, eikä sillä yleensä ole mahdollisuutta muuttaa koneen akselin pyörimissuuntaa. Suurin osa venttiilimekanismit ovat täydellisempiä, niissä on käänteinen mekanismi, ja niiden avulla voit myös säätää koneen tehoa ja vääntömomenttia muuttamalla "höyryn katkaisua", eli muuttamalla imu- ja laajennusvaiheiden suhdetta. Koska yleensä sama liukuventtiili ohjaa sekä tulo- että poistohöyryä, vaikuttaa näiden vaiheiden vaihtaminen symmetrisesti myös poisto- ja puristusvaiheiden suhteeseen. Ja tässä on ongelma, koska näiden vaiheiden suhde ei ihannetapauksessa saisi muuttua: jos pakovaihe muuttuu liian lyhyeksi, suurimmalla osalla pakokaasuhöyrystä ei ole aikaa poistua sylinteristä, ja se luo merkittävän vastapaineen sylinterissä. puristusvaihe. 1840- ja 1850-luvuilla tätä rajoitusta yritettiin kiertää useasti, lähinnä luomalla piirejä, joissa pääohjausventtiiliin oli asennettu lisäsulkuventtiili, mutta tällaiset mekanismit eivät toimineet tyydyttävästi ja olivat myös liian kalliita ja monimutkaisia. Siitä lähtien yleinen kompromissi on ollut luistiventtiilien liukupintojen pidentäminen siten, että imuaukko on suljettuna pidempään kuin poistoaukko. Myöhemmin kehitettiin erillisillä imu- ja poistoventtiileillä varustettuja järjestelmiä, jotka pystyivät tarjoamaan lähes täydellisen toimintajakson, mutta käytännössä näitä järjestelmiä käytettiin harvoin, varsinkin kuljetuksissa, monimutkaisuuden ja toimintaongelmien vuoksi.

Monipuolinen laajennus

Yhdistelmäkaavion looginen kehitys oli lisälaajennusvaiheiden lisääminen siihen, mikä lisäsi työn tehokkuutta. Tuloksena oli moninkertainen laajennusjärjestelmä, joka tunnetaan kolminkertaisena tai jopa nelinkertaisena laajennuskoneena. Tällaiset höyrykoneet käyttivät sarjaa sylintereitä kaksinkertainen toiminta, jonka tilavuus kasvoi jokaisen vaiheen myötä. Joskus sylinterien tilavuuden lisäämisen sijaan alhainen paine niiden lukumäärää lisättiin, samoin kuin joissakin yhdistelmäkoneissa.

Oikeanpuoleisessa kuvassa on kolminkertainen paisuntahöyrykone toiminnassa. Höyry virtaa koneen läpi vasemmalta oikealle. Jokaisen sylinterin venttiililohko sijaitsee vastaavan sylinterin vasemmalla puolella.

Tämäntyyppisten höyrykoneiden ulkonäöstä tuli erityisen tärkeä laivastolle, koska laivojen moottoreiden koko- ja painovaatimukset eivät olleet kovin tiukat, ja mikä tärkeintä, tämä järjestelmä teki helpoksi lauhduttimen käytön, joka palauttaa pakohöyryn muodossa. makeaa vettä takaisin kattilaan (suolaisen meriveden käyttäminen kattiloiden virtalähteenä ei ollut mahdollista). Maan päällä olevissa höyrykoneissa ei tavallisesti ollut ongelmia vedensyötössä, ja siksi ne voivat päästää poistohöyryä ilmakehään. Siksi tällainen järjestelmä oli heille vähemmän merkityksellinen, varsinkin kun otetaan huomioon sen monimutkaisuus, koko ja paino. Useiden laajennushöyrykoneiden dominointi päättyi vasta höyryturbiinien tulon ja laajan käytön myötä. Kuitenkin nykyaikaisessa höyryssä

Suoravirtaushöyrykoneet

Kerran läpikäyvät höyrykoneet syntyivät yrityksistä voittaa yksi perinteisten höyrynjakelulaitteiden höyrykoneille luontainen haitta. Tosiasia on, että tavallisen höyrykoneen höyry muuttaa jatkuvasti liikesuuntaansa, koska samaa ikkunaa sylinterin kummallakin puolella käytetään sekä höyryn sisään- että ulostuloon. Kun poistohöyry poistuu sylinteristä, se jäähdyttää sen seinämiä ja höyryn jakelukanavia. Tuore höyry kuluttaa vastaavasti tietyn osan energiasta niiden lämmittämiseen, mikä johtaa tehokkuuden laskuun. Kertakäyttöisissä höyrykoneissa on lisäportti, joka avataan jokaisen vaiheen lopussa männällä ja jonka kautta höyry poistuu sylinteristä. Tämä parantaa koneen tehokkuutta, kun höyry liikkuu yhteen suuntaan ja sylinterin seinämien lämpötilagradientti pysyy enemmän tai vähemmän vakiona. Kertakäyttöiset yksittäispaisuntakoneet ovat suunnilleen yhtä tehokkaita kuin yhdistelmäkoneet, joissa on tavanomainen höyrynjako. Lisäksi he voivat työskennellä enemmän korkeat kierrokset, ja siksi ennen höyryturbiinien tuloa niitä käytettiin usein sähkögeneraattoreiden ohjaamiseen, jotka vaativat suuria pyörimisnopeuksia.

Kertakäyttöiset höyrykoneet ovat joko yksi- tai kaksitoimisia.

Tämänniminen artikkeli julkaistiin Inventor and Rationalizer -lehdessä nro 7, 1967. Siinä sanottiin, että jos höyrykonetta ei olisi jätetty unohduksiin, vaan se olisi edelleen parantunut, se olisi tänään kilpailun ulkopuolella.

Nopeasta kehityksestä huolimatta autoteollisuus ja tuomalla polttomoottorin (ICE) näennäiseen täydellisyyteen, höyrykoneen aihe esiintyy yhä uudelleen ja uudelleen erilaisissa julkaisuissa yrittäen saada yleisön huomion. Mikä sen aiheutti?

Ensinnäkin höyrykoneella on vakavista puutteistaan ​​huolimatta erittäin hyviä etuja, joita millään muulla ihmiskunnan tuntemalla moottorilla ei ole. Tämä on äärimmäistä suunnittelun yksinkertaisuus, luotettavuus, kestävyys, edullinen hinta, ympäristöystävällisyys, äänettömyys, korkea hyötysuhde ja paljon muuta. Jopa suuri Einstein sanoi: "Täydellisyys ei ole sitä, kun ei ole enää mitään lisättävää, vaan sitä, kun ei ole enää mitään pois otettavaa." Höyrykoneessa kaikki on niin toimivaa, ettei sieltä oikeastaan ​​ole mitään pois otettavaa. Nykyaikainen polttomoottori päinvastoin on niin "täytetyt" lukuisilla lisäyksillä ja apumekanismeilla ja laitteilla, että näyttää siltä, ​​​​että ei ole enää mitään lisättävää.

Mutta kaikki nämä ovat merkityksettömiä pikkujuttuja verrattuna siihen tosiasiaan, että pakokaasut ovat haitallisia kaikelle planeettamme elämälle. Kun autot olivat luksusta, eikä kaikilla ollut varaa ostaa niitä, niin autoja oli vielä vähän, eivätkä ne voineet aiheuttaa merkittävää haittaa ihmisille tai villieläimille. Nykyään tilanne on muuttunut. Auto on pitkään lakannut olemasta luksusta (vaikka on olemassa erittäin kalliita ja eksklusiivisia malleja) ja on todella tarvittavat keinot liikkuvuus, melko edullinen monille keskituloisille ja jopa ei kovin keskituloisille ihmisille. Tämä on johtanut siihen, että autojen määrä kasvaa vuosi vuodelta enemmän ja siten haitat kaikkeen ympärillä, pakokaasut, kasvaa monta kertaa. Tämä on erityisen havaittavissa suurissa kaupungeissa ja vilkkailla moottoriteillä. Ympäristönsuojelijat soittavat hälytystä, kaikki elämä kuolee valtavan automassan pakokaasuista, rakennuksia tuhotaan, tien pinta heikkenee, ilmassa roikkuu myrkyllisen sumun pilviä.

Jonkin verran autoalan yritykset työskentelevät aktiivisesti tämän ongelman ratkaisemiseksi ja yrittävät luoda ympäristöystävällisen puhdas auto tai ainakin vähentää polttomoottoreiden pakokaasujen aiheuttamia vahinkoja. Kaikki nämä yritykset ovat kuitenkin tehottomia. Samaan aikaan höyrykoneen käyttö päällä nykyaikaiset autot, nykyaikaisessa tulkinnassaan, ratkaisisi ekologian ongelman täysin ja suhteellisen lyhyessä ajassa.

Viime vuosisadan 80-luvulla yhdessä Youth Technique -lehden numerossa julkaistiin artikkeli "Steam Again", jossa pohdittiin myös mahdollisuutta käyttää höyrykonetta tieliikenteessä. Tässä artikkelissa mainittiin saksalainen keksijä, joka suunnitteli Volkswagen Beetlensä uudelleen höyrykoneella.

Se osoittautui ainutlaatuinen auto hämmästyttävän kanssa tekniset tiedot. Perinteisen ison höyrykattilan tilalle keksijä asensi kompaktin laitteen, joka muistuttaa muotoilultaan auton jäähdytintä. Volkswagenin bensiinimoottori suunniteltiin uudelleen, joitain osia vahvistettiin. Höyryn, nesteen tuottamiseen polttoainesuuttimet. Sytytys suoritettiin hehkutulpilla. Kesti 5-7 minuuttia lämmetä ja saavuttaa 70 ilmakehän työhöyrynpaine. Moottorin teho oli 40 hv, josta tuli 240 hv. Auto saattoi lähteä liikkeelle niin sujuvasti, että liikkeen alkamishetkeä oli mahdoton määrittää, tai se saattoi "hyppää" niin jyrkästi, että pyörien kumi ei kestänyt sitä. Täysin eteenpäin, kuljettaja voi helposti kytkeä höyryvivun täyteen käänteinen. Ammattimainen uusien autojen testikuljettaja, ajettuaan höyrykäyttöisellä Volkswagenilla, kirjoitti innostuneen arvostelun, jossa hän väitti antaneensa ominaisuuden monille autoille; tasainen käynti, hiljainen, vääntömomentti ja niin edelleen, mutta vasta höyryautolla ajamisen jälkeen arvostin todella näitä ominaisuuksia.

Esimerkkejä kotitekoisen tekemisestä höyryautot Käsityöläisten tuomia matkapuhelimia ei ole niin paljon, mutta ominaisuuksiltaan ainutlaatuisen höyryauton kannattajia on vielä nykyäänkin, ja tämän artikkelin kirjoittaja on yksi heistä. Mikä viehättää meitä unohdetussa höyrykoneessa? Ensinnäkin sen äärimmäinen yksinkertaisuus ja luotettavuus. Eräs englantilainen ajoi höyryautoa 40 vuotta eikä koko tämän ajan katsonut kertaakaan moottoriin. Keneltä nykyaikaiset kuljettajat voi ylpeillä samalla? Lisäksi, ja tämä on erittäin tärkeää nykyään, höyrykone voi toimia melkein millä tahansa halvimmalla polttoaineella ja samalla se ei vahingoita ympäristöä, koska polttoaine palaa erityisessä uunissa, palaa kokonaan ja siellä on ei haitallista jätettä. Miksi polttomoottorin pakokaasut ovat haitallisia ympäristölle? Koska polttoaine ei pala kokonaan ja kaasujen mukana polttoainejäämät sinkoutuvat ilmaan sumutetussa, aerosolitilassa. Nämä rasvaiset öljyn mikrohiukkaset asettuvat ihmisten keuhkoihin ja kaikkeen elävään, tienpintaan, kasveihin. taloissa ja kaikessa ympärillä peittämällä tiheällä öljyisellä kalvolla, joka tuhoaa kaiken elävän.

Aikoinaan höyrykoneet hylättiin polttomoottorin sijaan, koska kaikista puutteistaan ​​​​huolimatta polttomoottori oli paljon kompaktimpi, ja tämä oli erittäin tärkeää, ja se oli maantiekuljetukset, koska höyryvetureita käytettiin pitkään rautatiet ja myös höyrylaivoja. Isot höyrykattilat olivat syyllisiä.

Nykytekniikan avulla on helppo poistaa höyrykoneen vanhat puutteet ja luoda kompakti, taloudellinen, yksinkertainen ja luotettava moottori, joka voi hyvinkin korvata monimutkaisen ja kalliin polttomoottorin. Esimerkiksi entinen höyrykattila voidaan korvata kompaktilla, auton jäähdyttimen kokoisella lämmönvaihtimella. Polttoaine voi olla huonolaatuista nestemäistä polttoainetta tai kaasua. Me kaikki tiedämme, että höyryveturit päästävät melko kovaa "puffaa" liikkeen aikana, johon liittyy kuuman höyryn mailoja. Tämä haitta on myös helposti poistettavissa. On hyödyllistä käyttää poistohöyryä vesisyötön lämmittämiseen vesisäiliöissä, mikä säästää merkittävästi polttoaineen kulutusta ja samalla tasoittaa höyryn pulsaatiota, mikä varmistaa tasaisemman suihkun, mikä vähentää merkittävästi melua.

Tasaisesti 212 vuotta sitten, 24. joulukuuta 1801, pienessä englantilaisessa Cambornen kaupungissa mekaanikko Richard Trevithick esitteli yleisölle ensimmäistä höyrykäyttöistä koirankärryä. Nykyään tämä tapahtuma voidaan luokitella turvallisesti merkittäväksi, mutta merkityksettömäksi, varsinkin kun höyrykone oli tiedossa ennenkin ja sitä käytettiin jopa ajoneuvoissa (vaikka niitä olisi aika iso venytys kutsua niitä autoiksi) ... Mutta tässä on mielenkiintoista : juuri nyt tekniikan kehitys on luonut tilanteen, joka muistuttaa hätkähdyttävästi 1800-luvun alun suuren höyryn ja bensiinin "taistelun" aikakautta. Vain akut, vety ja biopolttoaineet joutuvat taistelemaan. Haluatko tietää, miten kaikki päättyy ja kuka voittaa? En ehdota. Vihje: tekniikalla ei ole mitään tekemistä sen kanssa...

1. Intohimo höyrykoneisiin on ohi, ja on tullut aika polttomoottoreille. Asian hyväksi toistan: vuonna 1801 Cambornen katuja pitkin rullasi nelipyöräinen vaunu, joka pystyi kuljettamaan kahdeksan matkustajaa suhteellisen mukavasti ja hitaasti. Autoa käytti yksisylinterinen höyrykone, ja polttoaineena toimi hiili. Höyryajoneuvojen luomiseen ryhdyttiin innostuneesti, ja jo 1800-luvun 20-luvulla matkustajahöyryomnibussit kuljettivat matkustajia jopa 30 km / h nopeudella, ja keskimääräinen huoltoajo oli 2,5–3 tuhatta km.

Verrataan nyt näitä tietoja muihin. Samana vuonna 1801 ranskalainen Philippe Lebon sai mallille patentin mäntämoottori poltto, valaistuskaasun käyttö. Tapahtui niin, että kolme vuotta myöhemmin Lebon kuoli, ja muiden oli kehitettävä hänen ehdottamansa tekniset ratkaisut. Vasta vuonna 1860 belgialainen insinööri Jean Etienne Lenoir kokosi kaasumoottorin, jossa oli sytytys sähkökipinästä ja toi sen suunnittelun sellaiselle tasolle, että se soveltuu ajoneuvoon asennettavaksi.

Auton höyrykone ja polttomoottori ovat siis käytännössä saman ikäisiä. Tuon mallin höyrykoneen hyötysuhde oli noina vuosina noin 10 %. Lenoir-moottorin hyötysuhde oli vain 4 %. Vain 22 vuotta myöhemmin, vuoteen 1882 mennessä, August Otto paransi sitä niin paljon, että nykyisen bensiinimoottorin hyötysuhde saavutti ... jopa 15%.

2. Höyrypito on vain lyhyt hetki kehityksen historiassa. Vuodesta 1801 lähtien höyrykuljetuksen historia jatkui aktiivisesti lähes 159 vuoden ajan. Vuonna 1960 (!) USA:ssa rakennettiin vielä höyrykoneilla varustettuja busseja ja kuorma-autoja. Höyrykoneet ovat parantuneet merkittävästi tänä aikana. Vuonna 1900 Yhdysvalloissa 50% autokannasta oli "höyrytetty". Jo noina vuosina syntyi kilpailu höyryn, bensiinin ja - huomio! - sähkövaunut. Fordin Model-T:n markkinamenestyksen ja näyttäisi siltä, ​​että höyrykoneen tappion jälkeen höyryautojen suosiossa tapahtui uusi nousu viime vuosisadan 20-luvulla: niiden polttoainekustannukset (polttoöljy, kerosiini) oli huomattavasti alhaisempi kuin bensiinin hinta.

Stanley valmisti noin 1000 autoa vuoteen 1927 asti. höyryautot vuonna. Englannissa höyryautot kilpailivat menestyksekkäästi bensiiniautojen kanssa vuoteen 1933 asti ja hävisivät vain viranomaisten käyttöön ottaman raskaan veron vuoksi. tavaraliikenne ja alhaisemmat tullit Yhdysvalloista peräisin olevien nestemäisten öljytuotteiden tuontiin.

3. Höyrykone on tehoton ja epätaloudellinen. Kyllä, niin se oli ennenkin. "Klassisen" höyrykoneen, joka päästi pakohöyryä ilmakehään, hyötysuhde on enintään 8%. Lauhduttimella ja profiloidulla virtausosalla varustetun höyrykoneen hyötysuhde on kuitenkin jopa 25–30 %. Höyryturbiini tuottaa 30–42 %. Yhdistettyjen laitosten, joissa kaasu- ja höyryturbiineja käytetään "yhdessä", hyötysuhde on jopa 55-65 %. Jälkimmäinen seikka sai BMW:n insinöörit alkamaan työstää vaihtoehtoja tämän järjestelmän käyttämiseksi autoissa. Muuten, tehokkuus moderni bensiinimoottorit on 34 %.

Höyrykoneen valmistuskustannukset olivat aina alhaisemmat kuin kaasuttimen ja dieselmoottorit sama teho. Nestemäisen polttoaineen kulutus uusissa höyrykoneissa, jotka toimivat suljetussa syklissä tulistetulla (kuivalla) höyryllä ja joissa on nykyaikaiset järjestelmät voitelu, laadukkaat laakerit ja elektroniset järjestelmät käyttösuhteen säätely on vain 40 % edellisestä.

4. Höyrykone käynnistyy hitaasti. Ja se oli kerran... Jopa varastossa olevat autot Stanley-yritykset "kasvattivat parit" 10-20 minuuttia. Kattilan suunnittelun parantaminen ja kaskadilämmitystilan käyttöönotto mahdollistivat valmiusajan lyhentämisen 40-60 sekuntiin.

5. Höyryauto on liian hidas. Tämä ei ole totta. Nopeusennätys 1906 - 205,44 km / h - kuuluu höyryautolle. Noina vuosina bensiinimoottorilla varustetut autot eivät tienneet kuinka ajaa niin nopeasti. Vuonna 1985 höyryauto kulki nopeudella 234,33 km/h. Ja vuonna 2009 ryhmä brittiläisiä insinöörejä suunnitteli höyryturbiinin "bolidin", jossa oli höyrykäyttö, jonka kapasiteetti on 360 hv. kanssa., joka pystyi liikkumaan ennätyskeskinopeudella kilpailussa - 241,7 km / h.

6. Höyryauto savuaa, se on epäesteettinen. Kun katsot vanhoja piirustuksia, jotka kuvaavat ensimmäisiä höyryryhmiä, jotka heittivät savupiipuistaan ​​paksuja savu- ja tultapilviä (mikä muuten osoittaa ensimmäisten "höyrykoneiden" uunien epätäydellisyyttä), ymmärrät, missä höyryn jatkuva yhdistys. moottori ja noki tulivat.

Mitä tulee ulkomuoto koneita, asia riippuu tietysti suunnittelijan tasosta. On epätodennäköistä, että kukaan sanoisi, että Abner Doblen (USA) höyryautot ovat rumia. Päinvastoin, ne ovat tyylikkäitä jopa nykypäivän standardien mukaan. Ja lisäksi he ajoivat hiljaa, sujuvasti ja nopeasti - jopa 130 km / h.

Mielenkiintoista on, että nykyaikainen tutkimus vetypolttoaineen alalla autojen moottorit synnytti useita "sivuhaaroja": vety polttoaineena klassisissa mäntähöyrykoneissa ja erityisesti höyryturbiinimoottoreissa tarjoaa ehdottoman ympäristöystävällisyyden. Tällaisen moottorin "savu" on ... vesihöyryä.

7. Höyrykone on omituinen. Se ei ole totta. Se on rakenteellisesti merkittävä yksinkertaisempi kuin moottori sisäinen palaminen, mikä sinänsä tarkoittaa suurempaa luotettavuutta ja vaatimattomuutta. Höyrykoneiden resurssi on useita kymmeniä tuhansia tunteja jatkuvaa käyttöä, mikä ei ole tyypillistä muille moottoreille. Asia ei kuitenkaan rajoitu tähän. Toimintaperiaatteiden mukaisesti höyrykone ei menetä tehoaan ilmanpaineen laskeessa. Juuri tästä syystä ajoneuvoja höyrykäyttöiset soveltuvat poikkeuksellisen hyvin ylängöille, raskaille vuoristosolille.

On mielenkiintoista huomata vielä yksi hyödyllinen höyrykoneen ominaisuus, joka muuten on samanlainen kuin sähkömoottori. tasavirta. Akselin nopeuden lasku (esimerkiksi kuormituksen kasvaessa) lisää vääntömomenttia. Tämän ominaisuuden ansiosta höyrymoottorilla varustetut autot eivät pohjimmiltaan tarvitse vaihteistoja - ne itse ovat erittäin monimutkaisia ​​ja joskus oikeita mekanismeja.

Tasaisesti 212 vuotta sitten, 24. joulukuuta 1801, pienessä englantilaisessa Cambornen kaupungissa mekaanikko Richard Trevithick esitteli yleisölle ensimmäistä höyrykäyttöistä koirankärryä. Nykyään tämä tapahtuma voidaan luokitella turvallisesti merkittäväksi, mutta merkityksettömäksi, varsinkin kun höyrykone oli tiedossa ennenkin ja sitä käytettiin jopa ajoneuvoissa (vaikka niitä olisi aika iso venytys kutsua niitä autoiksi) ... Mutta tässä on mielenkiintoista : juuri nyt tekniikan kehitys on luonut tilanteen, joka muistuttaa hätkähdyttävästi 1800-luvun alun suuren höyryn ja bensiinin "taistelun" aikakautta. Vain akut, vety ja biopolttoaineet joutuvat taistelemaan. Haluatko tietää, miten kaikki päättyy ja kuka voittaa? En ehdota. Vihje: tekniikalla ei ole mitään tekemistä sen kanssa...

1. Intohimo höyrykoneisiin on ohi, ja on tullut aika polttomoottoreille. Asian hyväksi toistan: vuonna 1801 Cambornen katuja pitkin rullasi nelipyöräinen vaunu, joka pystyi kuljettamaan kahdeksan matkustajaa suhteellisen mukavasti ja hitaasti. Autoa käytti yksisylinterinen höyrykone, ja polttoaineena toimi hiili. Höyryajoneuvojen luomiseen ryhdyttiin innostuneesti, ja jo 1800-luvun 20-luvulla matkustajahöyryomnibussit kuljettivat matkustajia jopa 30 km / h nopeudella, ja keskimääräinen huoltoajo oli 2,5–3 tuhatta km.

Verrataan nyt näitä tietoja muihin. Samana vuonna 1801 ranskalainen Philippe Lebon sai patentin kevyellä kaasulla toimivan mäntäpolttomoottorin suunnitteluun. Tapahtui niin, että kolme vuotta myöhemmin Lebon kuoli, ja muiden oli kehitettävä hänen ehdottamansa tekniset ratkaisut. Vasta vuonna 1860 belgialainen insinööri Jean Etienne Lenoir kokosi kaasumoottorin, jossa oli sytytys sähkökipinästä ja toi sen suunnittelun sellaiselle tasolle, että se soveltuu ajoneuvoon asennettavaksi.

Auton höyrykone ja polttomoottori ovat siis käytännössä saman ikäisiä. Tuon mallin höyrykoneen hyötysuhde oli noina vuosina noin 10 %. Lenoir-moottorin hyötysuhde oli vain 4 %. Vain 22 vuotta myöhemmin, vuoteen 1882 mennessä, August Otto paransi sitä niin paljon, että nykyisen bensiinimoottorin hyötysuhde saavutti ... jopa 15%.

2. Höyrypito on vain lyhyt hetki kehityksen historiassa. Vuodesta 1801 lähtien höyrykuljetuksen historia jatkui aktiivisesti lähes 159 vuoden ajan. Vuonna 1960 (!) USA:ssa rakennettiin vielä höyrykoneilla varustettuja busseja ja kuorma-autoja. Höyrykoneet ovat parantuneet merkittävästi tänä aikana. Vuonna 1900 Yhdysvalloissa 50% autokannasta oli "höyrytetty". Jo noina vuosina syntyi kilpailu höyryn, bensiinin ja - huomio! - sähkövaunut. Fordin Model-T:n markkinamenestyksen ja näyttäisi siltä, ​​että höyrykoneen tappion jälkeen höyryautojen suosiossa tapahtui uusi nousu viime vuosisadan 20-luvulla: niiden polttoainekustannukset (polttoöljy, kerosiini) oli huomattavasti alhaisempi kuin bensiinin hinta.

Vuoteen 1927 asti Stanley valmisti noin 1000 höyryautoa vuodessa. Englannissa höyryautot kilpailivat menestyksekkäästi bensiiniautojen kanssa vuoteen 1933 asti ja hävisivät vain, koska viranomaiset ottivat käyttöön raskaan tavaraliikenteen veron ja alensivat Yhdysvalloista peräisin olevien nestemäisten öljytuotteiden tuontitulleja.

3. Höyrykone on tehoton ja epätaloudellinen. Kyllä, niin se oli ennenkin. "Klassisen" höyrykoneen, joka päästi pakohöyryä ilmakehään, hyötysuhde on enintään 8%. Lauhduttimella ja profiloidulla virtausosalla varustetun höyrykoneen hyötysuhde on kuitenkin jopa 25–30 %. Höyryturbiini tuottaa 30–42 %. Yhdistettyjen laitosten, joissa kaasu- ja höyryturbiineja käytetään "yhdessä", hyötysuhde on jopa 55-65 %. Jälkimmäinen seikka sai BMW:n insinöörit alkamaan työstää vaihtoehtoja tämän järjestelmän käyttämiseksi autoissa. Muuten, nykyaikaisten bensiinimoottoreiden hyötysuhde on 34%.

Höyrykoneen valmistuskustannukset olivat kaikkina aikoina alhaisemmat kuin samantehoisten kaasutin- ja dieselmoottoreiden kustannukset. Nestemäisen polttoaineen kulutus uusissa höyrykoneissa, jotka toimivat suljetussa kierrossa tulistetulla (kuivalla) höyryllä ja jotka on varustettu nykyaikaisilla voitelujärjestelmillä, laadukkailla laakereilla ja käyttösyklin elektronisilla ohjausjärjestelmillä, on vain 40 % edellisestä.

4. Höyrykone käynnistyy hitaasti. Ja se oli kerran ... Jopa Stanley-tuotantoautot "kasvattivat pareja" 10-20 minuuttia. Kattilan suunnittelun parantaminen ja kaskadilämmitystilan käyttöönotto mahdollistivat valmiusajan lyhentämisen 40-60 sekuntiin.

5. Höyryauto on liian hidas. Tämä ei ole totta. Nopeusennätys 1906 - 205,44 km / h - kuuluu höyryautolle. Noina vuosina bensiinimoottorilla varustetut autot eivät tienneet kuinka ajaa niin nopeasti. Vuonna 1985 höyryauto kulki nopeudella 234,33 km/h. Ja vuonna 2009 ryhmä brittiläisiä insinöörejä suunnitteli höyryturbiinin "bolidin", jossa oli höyrykäyttö, jonka kapasiteetti on 360 hv. kanssa., joka pystyi liikkumaan ennätyskeskinopeudella kilpailussa - 241,7 km / h.

6. Höyryauto savuaa, se on epäesteettinen. Kun katsot vanhoja piirustuksia, jotka kuvaavat ensimmäisiä höyryryhmiä, jotka heittivät savupiipuistaan ​​paksuja savu- ja tultapilviä (mikä muuten osoittaa ensimmäisten "höyrykoneiden" uunien epätäydellisyyttä), ymmärrät, missä höyryn jatkuva yhdistys. moottori ja noki tulivat.

Mitä tulee koneiden ulkonäköön, asia riippuu tietysti suunnittelijan tasosta. On epätodennäköistä, että kukaan sanoisi, että Abner Doblen (USA) höyryautot ovat rumia. Päinvastoin, ne ovat tyylikkäitä jopa nykypäivän standardien mukaan. Ja lisäksi he ajoivat hiljaa, sujuvasti ja nopeasti - jopa 130 km / h.

On mielenkiintoista, että nykyaikainen tutkimus autojen moottoreiden vetypolttoaineen alalla on synnyttänyt useita "sivuhaaroja": vety polttoaineena klassisille mäntähöyrykoneille ja erityisesti höyryturbiinimoottoreille tarjoaa ehdottoman ympäristöystävällisyyden. Tällaisen moottorin "savu" on ... vesihöyryä.

7. Höyrykone on omituinen. Se ei ole totta. Se on rakenteellisesti paljon yksinkertaisempi kuin polttomoottori, mikä itsessään tarkoittaa suurempaa luotettavuutta ja vaatimattomuutta. Höyrykoneiden resurssi on useita kymmeniä tuhansia tunteja jatkuvaa käyttöä, mikä ei ole tyypillistä muille moottoreille. Asia ei kuitenkaan rajoitu tähän. Toimintaperiaatteiden mukaisesti höyrykone ei menetä tehoaan ilmanpaineen laskeessa. Juuri tästä syystä höyrykäyttöiset ajoneuvot soveltuvat poikkeuksellisen hyvin käytettäväksi ylängöillä, vaikeilla vuoristosolilla.

On mielenkiintoista huomata vielä yksi hyödyllinen höyrykoneen ominaisuus, joka muuten on samanlainen kuin tasavirtasähkömoottori. Akselin nopeuden lasku (esimerkiksi kuormituksen kasvaessa) lisää vääntömomenttia. Tämän ominaisuuden ansiosta höyrymoottorilla varustetut autot eivät pohjimmiltaan tarvitse vaihteistoja - ne itse ovat erittäin monimutkaisia ​​ja joskus oikeita mekanismeja.

24. joulukuuta 1801 mekaaninen suunnittelija Richard Trevithick esitteli ensimmäistä höyryautoa. Tämän päivämäärän kunniaksi päätimme puhua ikonisimmista koneista, joissa on ulkoinen polttolämpömoottori.

Trevithickin höyryauto

Trevithickin kahdeksanpaikkainen auto oli valtava takapyörät joiden välissä höyrykone sijaitsi. Kivihiiltä kattilan lämmittämiseen heitti poltin. Insinööri käytti autoa ansaitakseen rahaa kuljettaen lukuisia hakijoita. Trevithickillä oli myös useita höyryveturiprojekteja, mutta saatuaan tarvittavaa rahoitusta hän meni pian konkurssiin ja lähti Englannista.

Omnibus Enterprise

Kaikkien linja-autojen esi-isä oli Walter Hancockin Enterprise-omnibus vuodelta 1833 - valtava auto, kehittää nopeuksia jopa 32 km/h. Tonnin vettä sisältävä "polttoainetankki" riitti 32 kilometriin. Hancockin auto syrjäytti hevosvetoiset ajoneuvot vielä 40-luvulle asti.

La Marquise

Yksi ensimmäisistä autoja luksusluokka rakennettiin vuonna 1884. Nelipaikkainen La Marquise -höyrykone saavutti jopa 59 km/h nopeuden. Auto toimii muuten vielä tänäkin päivänä. Vuonna 2011 se myytiin huutokaupassa tuntemattomalle henkilölle 4 260 000 dollarilla.

Höyryauto "Dux"

1900-luvun ensimmäisellä vuosikymmenellä Dux-yhtiön höyryautot olivat erittäin suosittuja tsaari-Venäjällä. Koneet, joiden teho oli noin 3 hv, olivat lähes äänettömiä ja erittäin helppokäyttöisiä.

Stanley raketti

Vuonna 1906 Stanley Rocket teki nopeusennätyksen 203 km/h. Sitten kuljettaja oli Fred Marriott. Melkein vuotta myöhemmin Fred yritti rikkoa tämän ennätyksen parannetulla Stanley Rocketilla, mutta yritys päättyi epäonnistumiseen - auto romahti radan kuoppiin.

Sentinel-standardi

Scottish Sentinel Standard -höyryautot ovat olleet tuotannossa vuodesta 1906. Massiiviset koneet varustettiin veneiden höyrykoneilla, joiden teho oli noin 24 hv. Suurin nopeus oli 12 km/h. Joitakin säilyneitä esimerkkejä käytetään nyt kiertoajeluina.

Doble Detroit

Doble-veljekset esittelivät ensin höyryautot käytännöllisessä ja tyylikkäässä rungossa. Heidän Detroit-mallissaan oli virta-avain ja uusi, tehokkaampi ja käytännöllisempi moottori. Esimerkiksi auto "lämpeni" vain puolessatoista minuutissa, kun taas vanhemmilla höyryautoilla tähän kului vähintään puoli tuntia. Huolimatta auton aiheuttamasta suuresta jännityksestä vuoden 1917 autonäyttelyssä, useista tuhansista tilatuista autoista ei rakennettu enempää kuin 80 (ja joidenkin lähteiden mukaan vain 11).

Tuplamalli E

Vuoden 1924 New Yorkin autonäyttelyssä Doblen veljekset esittelivät Model E:n, yhden tehokkaimmista ja luotettavimmista massatuotetuista höyryautoista. Hänen suurin nopeus oli 160 km / h, ja se kiihtyi "satoihin" vain 10 sekunnissa - jopa monet nykyaikaiset "autot" eivät voi ylpeillä sellaisista indikaattoreista. Uudet tekniikat ja materiaalit ovat kuitenkin nostaneet koneen kustannuksia huomattavasti. Vain varakkailla ihmisillä oli varaa Doble E. Yhteensä 50 kappaletta julkaistiin.

NAMI-012

Vuonna 1949 YaAZ-200:aan perustuva höyryauto NAMI-012 kehitettiin Neuvostoliitossa. Insinöörien mukaan höyrykoneet piti olla hyvä veto ja käytännöllisyys, mutta projekti lopetettiin ja kaikki luodut prototyypit hävitettiin.

Vaikuttaa siltä, ​​​​että höyryautojen aika on kulunut kauan, mutta joillakin harrastajilla on edelleen erityisiä tunteita niitä kohtaan. Vuonna 2009 rakennettiin nopea auto Inspiration, joka vuosisata myöhemmin rikkoi Stanley-auton ennätyksen. Kahdellatoista kattilalla varustettu höyryauto näytti kahdessa ajossa keskinopeudeksi 225,06 km/h.