Aurumasina kaasaegne versioon. Aurumasin lennunduses Aurumasina tööskeem

Selle agregaadi ehitamise põhjuseks oli rumal idee: "kas on võimalik ehitada aurumasinat ilma masinate ja tööriistadeta, kasutades ainult poest ostetavaid osi" ja teha kõike oma kätega. Tulemuseks on selline disain. Kogu kokkupanek ja seadistamine võttis vähem kui tunni. Kuigi osade projekteerimiseks ja valimiseks kulus kuus kuud.

Suurem osa konstruktsioonist koosneb sanitaartehnilistest seadmetest. Eepose lõpus panid mind tõsiselt vihale ehitus- ja muude poodide müüjate küsimused: “kas ma saan sind aidata” ja “miks sul neid vaja on”.

Ja nii me vundamendi kokku paneme. Kõigepealt peamine risttala. Siin kasutatakse teesid, bochatat ja pooletolliseid nurki. Kinnitasin kõik elemendid hermeetikuga. Selle eesmärk on hõlbustada nende ühendamist ja eraldamist oma kätega. Kuid lõplikuks kokkupanekuks on parem kasutada torumeeste teipi.

Siis pikisuunalised elemendid. Nende külge kinnitatakse aurukatel, pool, aurusilinder ja hooratas. Siin on kõik elemendid samuti 1/2".

Seejärel teeme stendid. Fotol vasakult paremale: aurukatla alus, siis aurujaotusmehhanismi alus, siis hooratta alus ja lõpuks aurusilindri hoidik. Hoorattahoidik on valmistatud 3/4" teest (väliskeere). Sellele sobivad ideaalselt rulluiskude remondikomplekti laagrid. Laagreid hoiab paigal ühendusmutter. Selliseid mutreid võib leida eraldi või kaasa võtta metall-plasttorude teest. See tee on pildil all paremas nurgas (disainis pole kasutatud). Auruballooni hoidikuna on kasutatud ka 3/4" tee, ainult keermed on kõik sisemised. 3/4" kuni 1/2" elementide kinnitamiseks kasutatakse adaptereid.

Panime katla kokku. Katla jaoks on kasutatud 1" toru. Leidsin turult kasutatud. Edasi vaadates tahan öelda, et boiler osutus liiga väikeseks ja ei tooda piisavalt auru. Sellise katlaga mootor töötab liiga loid.Aga töötab.Paremal kolm osa on: pistik,adapter 1"-1/2" ja kaabits.Kaabits sisestatakse adapterisse ja suletakse pistikuga.Nii muutub boiler õhutihedaks.

Selline see boiler esialgu välja tuli.

Kuid aurupaak ei olnud piisavalt kõrge. Vesi sattus aurutorusse. Pidin adapteri kaudu paigaldama täiendava 1/2-tollise tünni.

See on põleti. Neli postitust varem oli materjal “Isetehtud õlilamp torudest”. Nii oli põleti algselt konstrueeritud. Kuid sobivat kütust ei leitud. Lambiõli ja petrooleum suitsevad tugevalt. Vaja alkoholi. Nii et praegu tegin lihtsalt hoidiku kuiva kütuse jaoks.

See on väga oluline detail. Aurujaotur või pool. See asi suunab auru töösilindrisse jõutakti ajal. Kui kolb liigub tagurpidi, lülitub auruvarustus välja ja tekib tühjendus. Pool on valmistatud ristist metall-plasttorude jaoks. Üks otstest tuleb tihendada epoksiidpahtliga. See ots kinnitatakse adapteri kaudu riiuli külge.

Ja nüüd kõige olulisem detail. See määrab, kas mootor käivitub või mitte. See on töötav kolb ja poolventiil. Siin kasutame M4 tihvti (müüakse mööbli furnituuri osakondades; lihtsam on leida üks pikk ja saagida vajaliku pikkusega), metallist seibid ja vildist seibid. Klaaside ja peeglite kinnitamiseks muude furnituuridega kasutatakse vildist seibe.

Vilt ei ole parim materjal. See ei taga küllaldast tihedust, kuid liikumistakistus on märkimisväärne. Hiljem õnnestus vildist lahti saada. Selleks sobisid ideaalselt mittestandardsed seibid: M4x15 kolvile ja M4x8 klapile. Need seibid tuleb asetada nii tihedalt kui võimalik, läbi sanitaartehnilise lindi, tihvti külge ja sama teibiga 2-3 kihti ülalt. Seejärel hõõruge silinder ja pooli põhjalikult veega. Ma ei teinud uuendatud kolvist pilti. Liiga laisk, et seda lahti võtta.

See on tegelik silinder. Valmistatud 1/2-tollisest tünnist, see on kinnitatud 3/4-tollise tee sisse kahe ühendusmutriga. Ühel küljel, maksimaalse tihedusega, on liitmik tihedalt kinnitatud.

Nüüd hooratas. Hooratas on valmistatud hantliplaadist. IN keskne auk sisestatakse seibide virn ja seibide keskele asetatakse väike silinder rulluiskude remondikomplektist. Kõik on kinnitatud hermeetikuga. Kandehoidjaks sobis ideaalselt mööbli- ja pildinagi. Näeb välja nagu võtmeauk. Kõik on kokku pandud fotol näidatud järjekorras. Kruvi ja mutter - M8.

Meie disainis on kaks hooratast. Nende vahel peab olema tugev side. See ühendus on tagatud ühendusmutri abil. Kõik keermestatud ühendused kinnitatakse küünelakiga.

Need kaks hooratast näevad välja ühesugused, kuid üks ühendatakse kolviga ja teine ​​poolklapiga. Sellest lähtuvalt on M3 kruvi kujul olev kandur kinnitatud keskpunktist erinevatel kaugustel. Kolvi jaoks asub kandur keskusest kaugemal, klapi jaoks - keskmele lähemal.

Nüüd valmistame klapi ja kolvi ajami. Klapi jaoks sobis ideaalselt mööbli ühendusplaat.

Kolb kasutab hoovana aknaluku katet. Ta tuli üles nagu perekond. Igavene au sellele, kes leiutas meetermõõdustiku.

Ajamid kokku pandud.

Kõik on mootorile paigaldatud. Keermestatud ühendused kinnitatakse lakiga. See on kolviajam.

Klapi ajam. Pange tähele, et kolvikanduri ja klapi asendid erinevad 90 kraadi võrra. Olenevalt sellest, millises suunas klapikandur kolvikandurit juhib, sõltub see, millises suunas hooratas pöörleb.

Nüüd jääb üle vaid torud ühendada. Need on akvaariumi silikoonvoolikud. Kõik voolikud peavad olema kinnitatud traadi või klambriga.

Tuleb märkida, et siin seda ei pakuta kaitseklapp. Seetõttu tuleb olla äärmiselt ettevaatlik.

Voila. Täida veega. Paneme selle põlema. Ootame, kuni vesi keeb. Kütte ajal peab klapp olema suletud asendis.

Kogu kokkupanekuprotsess ja tulemus on videol.

See alustas oma laienemist 19. sajandi alguses. Ja juba sel ajal ei ehitatud tööstuslikuks otstarbeks mitte ainult suuri üksusi, vaid ka dekoratiivseid. Enamik nende klientidest olid rikkad aadlikud, kes tahtsid ennast ja oma lapsi lõbustada. Pärast seda, kui auruagregaadid said ühiskonna osaks, hakati ülikoolides ja koolides haridusmudelitena kasutama dekoratiivmootoreid.

Kaasaegsed aurumasinad

20. sajandi alguses hakkas aurumasinate tähtsus vähenema. Üks vähestest ettevõtetest, kes jätkas dekoratiivsete minimootorite tootmist, oli Briti ettevõte Mamod, mis võimaldab osta selliste seadmete näidist ka tänapäeval. Kuid selliste aurumasinate maksumus ületab kergesti kahesaja naelsterlingi, mis pole paariõhtuse nipsasja kohta nii vähe. Veelgi enam, neile, kellele meeldib kõikvõimalikke mehhanisme iseseisvalt kokku panna, on palju huvitavam luua oma kätega lihtne aurumasin.

Väga lihtne. Tuli soojendab poti vett. Temperatuuri mõjul muutub vesi auruks, mis surub kolvi. Kuni anumas on vett, liigub kolviga ühendatud hooratas. See on aurumasina ehituse standardskeem. Kuid saate kokku panna täiesti erineva konfiguratsiooniga mudeli.

Noh, liigume teoreetilisest osast põnevamate asjade juurde. Kui olete huvitatud midagi oma kätega tegemast ja teid üllatavad sellised eksootilised masinad, siis see artikkel on just teile, milles räägime hea meelega erinevatest viisidest, kuidas oma kätega aurumasinat kokku panna. käed. Samal ajal pakub mehhanismi loomise protsess iseenesest mitte vähem rõõmu kui selle käivitamine.

1. meetod: DIY miniaurumootor

Niisiis, alustame. Paneme oma kätega kokku kõige lihtsama aurumasina. Jooniseid, keerulisi tööriistu ja eriteadmisi pole vaja.

Alustuseks võtame igast joogist. Lõika sellest alumine kolmandik ära. Kuna tulemuseks on teravad servad, tuleb need tangidega sissepoole painutada. Teeme seda ettevaatlikult, et mitte end ära lõigata. Kuna enamikul alumiiniumpurkidest on nõgus põhi, tuleb see tasandada. Piisab, kui vajutad seda tihedalt sõrmega mõnele kõvale pinnale.

Saadud "klaasi" ülemisest servast 1,5 cm kaugusel peate tegema kaks auku üksteise vastas. Selleks on soovitatav kasutada augurauda, ​​kuna nende läbimõõt peab olema vähemalt 3 mm. Asetage purgi põhja dekoratiivne küünal. Nüüd võtame tavalise lauafooliumi, kortsutame selle ja mähime seejärel oma minipõleti igast küljest.

Minipihustid

Järgmisena peate võtma tüki vasktoru 15-20 cm pikk.On oluline, et see oleks seest õõnes, sest see on meie peamine mehhanism konstruktsiooni liikuma panemiseks. Toru keskosa keeratakse 2 või 3 korda ümber pliiatsi, et moodustada väike spiraal.

Nüüd peate selle elemendi asetama nii, et kumer koht asetatakse otse küünla tahte kohale. Selleks anname torule M-tähe kuju. Samal ajal toome välja need alad, mis läbi purki tehtud aukude alla lähevad. Seega on vasktoru tahi kohal jäigalt fikseeritud ja selle servad toimivad omamoodi düüsina. Konstruktsiooni pöörlemiseks on vaja M-elemendi vastasotsad 90 kraadi eri suundades painutada. Aurumasina disain on valmis.

Mootori käivitamine

Purk asetatakse veega anumasse. Sel juhul on vajalik, et toru servad oleksid selle pinna all. Kui otsikud ei ole piisavalt pikad, võite lisada purgi põhja väikese raskuse. Kuid olge ettevaatlik, et mitte kogu mootorit uputada.

Nüüd peate toru veega täitma. Selleks saab ühe otsa vette lasta ja teisega justkui läbi kõrre õhku sisse tõmmata. Me langetame purgi vette. Süüta küünlataht. Mõne aja pärast muutub spiraalis olev vesi auruks, mis rõhu all lendab düüside vastasotstest välja. Purk hakkab konteineris üsna kiiresti pöörlema. Nii tegime omale aurumasina. Nagu näete, on kõik lihtne.

Aurumasina mudel täiskasvanutele

Nüüd teeme ülesande keerulisemaks. Paneme oma kätega tõsisema aurumasina kokku. Kõigepealt peate võtma värvipurgi. Peaksite veenduma, et see on täiesti puhas. Seinale, 2-3 cm põhjast, lõigake välja ristkülik mõõtudega 15 x 5 cm.Pikk külg asetatakse paralleelselt purgi põhjaga. Lõikasime metallvõrgust välja tüki pindalaga 12 x 24 cm. Mõõdame pika külje mõlemast otsast 6 cm. Painutame need lõigud 90 kraadise nurga all. Saame väikese "platvormlaua" pindalaga 12 x 12 cm ja 6 cm jalgadega. Saadud konstruktsiooni paigaldame purgi põhja.

Kaane perimeetri ümber on vaja teha mitu auku ja asetada need poolringikujuliselt mööda kaane ühte poolt. Soovitatav on, et aukude läbimõõt oleks umbes 1 cm. See on vajalik korraliku ventilatsiooni tagamiseks sisemine ruum. Aurumootor ei tööta hästi, kui tuleallikasse ei tarnita piisavalt õhku.

Peamine element

Teeme vasktorust spiraali. Peate võtma umbes 6 meetrit pehmet vasktoru läbimõõduga 1/4 tolli (0,64 cm). Mõõdame ühest otsast 30 cm.Sellest punktist alates on vaja teha viis keerdu spiraali läbimõõduga 12 cm. Ülejäänud toru on painutatud 15 rõngaks läbimõõduga 8 cm Seega teises otsas peaks olema 20 cm vaba toru.

Mõlemad juhtmed läbivad purgi kaanes olevaid õhutusavasid. Kui selgub, et sirge lõigu pikkusest selleks ei piisa, saate ühe spiraali pöörde lahti painutada. Kivisüsi asetatakse eelnevalt paigaldatud platvormile. Sel juhul tuleks spiraal asetada selle platvormi kohale. Kivisüsi asetatakse hoolikalt keerdude vahele. Nüüd saab purgi sulgeda. Selle tulemusena saime tulekambri, mis mootorit toidab. Aurumasin on peaaegu oma kätega tehtud. Jättis natuke.

Veemahuti

Nüüd peate võtma teise värvipurgi, kuid väiksema suurusega. Selle kaane keskele puuritakse 1 cm läbimõõduga auk, purgi küljele tehakse veel kaks auku - üks peaaegu põhja, teine ​​üleval, kaane enda lähedal.

Võtke kaks koorikut, mille keskele tehakse vasktoru läbimõõduga auk. Ühte korki torgatakse 25 cm plasttoru, teise 10 cm, nii et nende serv pistab vaevu pistikutest välja. Väikese purgi alumisse auku sisestatakse pika toruga korok, ülemisse auku lühem toru. Väiksema purgi paneme suuremale värvipurgile nii, et põhjas olev auk jääb suure purgi tuulutuskäikudele vastasküljele.

Tulemus

Tulemuseks peaks olema järgmine kujundus. Väikesesse purki valatakse vesi, mis voolab läbi põhjas oleva augu vasktorusse. Spiraali all süüdatakse tuli, mis soojendab vasknõu. Kuum aur tõuseb torust üles.

Mehhanismi valmimiseks on vaja vasktoru ülemise otsa külge kinnitada kolb ja hooratas. Selle tulemusena muundatakse põlemisel tekkiv soojusenergia mehaanilised jõud ratta pöörlemine. Sellise välispõlemismootori loomiseks on tohutult palju erinevaid skeeme, kuid kõigis neis on alati kaasatud kaks elementi - tuli ja vesi.

Lisaks sellele kujundusele saate kokku panna auru, kuid see on materjal täiesti eraldi artikli jaoks.

Aurumasina arendamise ajalugu kirjeldatakse selles artiklis piisavalt üksikasjalikult. Siin on kõige kuulsamad lahendused ja leiutised aastatest 1672-1891.

Esimesed arengud.

Alustame sellest, et juba seitsmeteistkümnendal sajandil hakati auru pidama ajamivahendiks, sellega tehti igasuguseid katseid ja alles 1643. aastal avastas Evangelista Torricelli aururõhu jõuefekti. Esimesed kujundas Christian Huygens 47 aastat hiljem jõumasin, mida juhib silindris oleva püssirohu plahvatus. See oli esimene mootori prototüüp sisepõlemine. Abbot Hautefey veevõtumasin põhineb sarnasel põhimõttel. Varsti otsustas Denis Papin plahvatuse jõu asendada vähem võimsa aurujõuga. 1690. aastal ehitas ta esimene aurumasin, tuntud ka kui aurukatel.

See koosnes kolvist, mis keeva vee abil silindris ülespoole liikus ja järgneva jahtumise tõttu uuesti alla kukkus - nii tekkis jõud. Kogu protsess toimus nii: silindri alla pandi ahi, mis täitis samaaegselt ka katla funktsiooni; Kui kolb oli ülemises asendis, liikus ahi jahutamise hõlbustamiseks tagasi.

Hiljem täiustasid kaks inglast, Thomas Newcomen ja Cowley – üks sepp, teine ​​klaasisepp – süsteemi, eraldades katla ja silindri ning lisades paagi koos. külm vesi. Seda süsteemi käitavad ventiilid või kraanid, millest üks on auru jaoks ja teine ​​vee jaoks, mida vaheldumisi avati ja suleti. Seejärel ehitas inglane Beighton klapijuhtimise ümber tõeliselt kellajuhtimiseks.

Aurumasinate rakendamine praktikas.

Newcomeni masin sai peagi kõikjal tuntuks ja seda täiustas eelkõige James Watti 1765. aastal välja töötatud kahetoimeline süsteem. Nüüd Aurumootor osutus sõidukites kasutamiseks piisavalt terviklikuks, kuigi oma suuruse tõttu sobis see paremini statsionaarseks paigaldamiseks. Watt pakkus oma leiutisi välja ka tööstuses; ta ehitas ka masinaid tekstiilivabrikutele.

Esimese transpordivahendina kasutatud aurumasina leiutas prantslane Nicolas Joseph Cugnot, insener ja amatöörsõjastrateeg. 1763. või 1765. aastal lõi ta auto, mis suutis vedada nelja reisijat keskmise kiirusega 3,5 ja maksimaalselt 9,5 km/h. Esimesele katsele järgnes teine ​​– ilmus sõiduk relvi transportima. Seda katsetasid loomulikult sõjaväelased, kuid pikaajalise toimimise võimatuse tõttu (pidev operatsioonitsükkel uus auto ei ületanud 15 minutit) leiutaja ei saanud võimudelt ja rahastajatelt toetust. Vahepeal täiustati Inglismaal aurumasinat. Pärast mitut Watti autol põhinevat Moore'i, William Murdochi ja William Symingtoni ebaõnnestunud katset ilmus Walesi söekaevanduse poolt tellitud Richard Travisicki rööbassõiduk. Maailma tuli aktiivne leiutaja: maa-alustest kaevandustest tõusis ta maapinnale ja tutvustas 1802. aastal inimkonda võimsale Auto, saavutades tasasel maastikul kiiruseks 15 km/h ja tõusul 6 km/h.

Ameerika Ühendriikides kasutati aurumootoriga sõidukeid üha enam: Nathan Reed üllatas Philadelphia elanikke 1790. aastal oma auruauto mudel. Veelgi tuntumaks sai aga kaasmaalane Oliver Evans, kes neliteist aastat hiljem leiutas amfiibsõiduki. Pärast Napoleoni sõdu, mille ajal "autoeksperimente" ei tehtud, algas töö uuesti aurumasina leiutamine ja täiustamine. 1821. aastal võis seda pidada täiuslikuks ja üsna töökindlaks. Sellest ajast peale on iga edasiminek aurumootoriga sõidukite osas kindlasti kaasa aidanud tulevaste autode arendamisele.

1825. aastal korraldas Sir Goldsworth Gurney esimese reisijateliini 171 km pikkusel lõigul Londonist Bathi. Samal ajal kasutas ta enda patenteeritud vankrit, millel oli aurumasin. Sellega algas kiirautode ajastu, mis Inglismaal aga hääbus, kuid Itaalias ja Prantsusmaal levis. Sellised sõidukid saavutasid oma kõrgeima arengu, kui 1873. aastal ilmusid Amédée Ballet'i 4500 kg kaaluv "Reverance" ja kompaktsem "Mancel", mis kaalub veidi üle 2500 kg ja saavutas kiiruse 35 km/h. Mõlemad olid sellise jõudlustehnoloogia eelkuulutajad, mis sai omaseks esimestele “päris” autodele. Vaatamata suurele kiirusele aurumasina efektiivsus oli väga väike. Bolle oli see, kes patenteeris esimese hästitoimiva roolisüsteemi ning ta pani juht- ja juhtelemendid nii hästi paika, et näeme seda armatuurlaual veel tänagi.

Vaatamata tohutule edusammule sisepõlemismootori arendamisel, tagas aurujõud siiski auto ühtlasema ja sujuvama töö ning seetõttu oli sellel palju toetajaid. Nagu Bolle, kes ehitas muid kergeid autosid, näiteks Rapide 1881. aastal kiirusega 60 km/h, Nouvelle 1873. aastal, millel oli esisild koos sõltumatu vedrustus rattad, tõi Leon Chevrolet aastatel 1887–1907 turule mitu kerge ja kompaktse aurugeneraatoriga autot, mille ta patenteeris 1889. aastal. 1883. aastal Pariisis asutatud De Dion-Bouton tootis aurumootoriga autosid oma eksisteerimise esimesed kümme aastat ja saavutas sellega märkimisväärset edu – tema autod võitsid 1894. aastal Pariisi-Roueni võidusõidu.

Panhard ja Levassori edu bensiini kasutamisel viis aga selleni, et De Dion läks üle sisepõlemismootoritele. Kui vennad Bolled isa ettevõtte üle võtsid, tegid nad sama. Seejärel ehitas Chevrolet oma tootmise ümber. Aurumootoriga autod kadusid üha kiiremini silmapiirilt, kuigi need olid USA-s kasutusel olnud juba enne 1930. aastat. Sel hetkel tootmine peatus ja aurumasinate leiutamine

Aurumasina leiutamise protsess, nagu tehnoloogias sageli juhtub, kestis peaaegu sajandi, seega on selle sündmuse kuupäeva valik üsna meelevaldne. Keegi ei eita aga, et tehnoloogilise revolutsioonini viinud läbimurde viis läbi šotlane James Watt.

Inimesed on iidsetest aegadest mõelnud auru kasutamisele töövedelikuna. Kuid alles XVII–XVIII sajandi vahetusel. õnnestus leida viis auru abil kasulikku tööd toota. Üks esimesi katseid inimese teenistusse panna tehti Inglismaal 1698. aastal: leiutaja Savery masin oli mõeldud kaevanduste tühjendamiseks ja vee pumpamiseks. Tõsi, Savery leiutis polnud veel mootor selle sõna täies tähenduses, sest peale mõne käsitsi avatava ja suletava klapi ei olnud sellel liikuvaid osi. Savery masin töötas järgmiselt: esmalt täideti auruga suletud paak, seejärel jahutati paagi välispinda külma veega, põhjustades auru kondenseerumist ja tekitades paagis osalise vaakumi. Pärast seda imeti vett - näiteks võlli põhjast - läbi sisselasketoru paaki ja pärast järgmise auru sissejuhtimist visati see välja.

Esimese kolviga aurumasina ehitas prantslane Denis Papin aastal 1698. Vertikaalses silindris soojendati kolviga vett ja tekkiv aur lükkas kolvi ülespoole. Kui aur jahtus ja kondenseerus, liikus kolb atmosfäärirõhu mõjul allapoole. Plokkide süsteemi kaudu võis Papeni aurumasin juhtida erinevaid mehhanisme, näiteks pumpasid.

Täiustatud masina ehitas 1712. aastal inglise sepp Thomas Newcomen. Nagu Papini masinalgi, liikus kolb vertikaalses silindris. Katla aur sisenes silindri põhja ja tõstis kolvi üles. Kui silindrisse süstiti külma vett, siis aur kondenseerus, silindrisse tekkis vaakum ning atmosfäärirõhu mõjul kukkus kolb alla. See pöördkäik eemaldas silindrist vee ja tõstis kiigena liikuva nookuriga ühendatud keti kaudu pumba varda üles. Kui kolb oli oma käigu põhjas, sisenes aur uuesti silindrisse ja pumba varda või nookuri külge kinnitatud vastukaalu abil tõusis kolb algasendisse. Pärast seda kordus tsükkel.

Newcomeni masinat kasutati Euroopas laialdaselt üle 50 aasta. 1740. aastatel tegi 2,74 m pikkuse ja 76 cm läbimõõduga silindriga masin ühe päevaga töö, mille vahetustega töötav 25 mehest ja 10 hobusest koosnev meeskond nädalaga valmis sai. Ja selle efektiivsus oli siiski äärmiselt madal.

Tööstusrevolutsioon avaldus kõige selgemalt Inglismaal, eelkõige tekstiilitööstuses. Lahknevus kangaste pakkumise ja kiiresti kasvava nõudluse vahel meelitas parimaid disainimehi ketrus- ja kudumismasinate arendamisse. Cartwrighti, Kay, Cromptoni ja Hargreavesi nimed jäävad igaveseks Inglise tehnoloogia ajalukku. Kuid nende loodud ketrus- ja kudumismasinad vajasid kvalitatiivselt uut universaalset mootorit, mis pidevalt ja ühtlaselt (just seda vesiratas pakkuda ei suuda) masinad ühesuunalisele pöörlevale liikumisele paneks. Just siin ilmus kogu oma säras kuulsa inseneri, "Greenocki võluri" James Watti anne.

Watt sündis Šotimaal Greenocki linnas laevaehitaja peres. Glasgow's töökodades praktikandina töötades omandas James esimesel kahel aastal graveerija, matemaatiliste, geodeetiliste, optiliste instrumentide ja erinevate navigatsiooniriistade valmistamise meistri kvalifikatsiooni. Oma professori onu nõuandel astus James kohalikku ülikooli mehaanikuna. Just siin hakkas Watt aurumasinatega tegelema.

James Watt püüdis täiustada Newcomeni auru-atmosfäärimootorit, mis üldiselt sobis ainult vee pumpamiseks. Talle oli selge, et Newcomeni masina peamiseks puuduseks on silindri vahelduv soojendamine ja jahutamine. 1765. aastal tuli Watt välja ideega, et silinder võib jääda pidevalt kuumaks, kui enne kondenseerumist suunata aur klapiga torujuhtme kaudu eraldi mahutisse. Lisaks tegi Watt veel mitmeid täiustusi, mis muutsid lõpuks auru-atmosfäärimootori aurumasinaks. Näiteks ta leiutas hinge mehhanism- "Watti rööpkülik" (nn, kuna osa selle koostises olevatest lülidest - kangidest moodustab rööpküliku), mis muutis kolvi edasi-tagasi liikumise peavõlli pöörlevaks liikumiseks. Nüüd said kangasteljed pidevalt töötada.

1776. aastal katsetati Watti masinat. Selle kasutegur oli kaks korda suurem kui Newcomeni masinal. 1782. aastal lõi Watt esimese universaalse kahetoimelise aurumasina. Auru sisenes silindrisse vaheldumisi ühelt kolvi küljelt, siis teiselt poolt. Seetõttu tegi kolb nii töö- kui ka tagasilöögi auru abil, mida varasematel masinatel ei olnud. Kuna kahetoimelises aurumasinas sooritas kolvivarras tõmbe- ja tõuketegevust, tuli senine ainult veojõule reageeriv kettide ja nookurite veosüsteem ümber teha. Watt töötas välja ühendatud varraste süsteemi ja kasutas planetaarset mehhanismi, et muuta kolvivarda edasi-tagasi liikumine pöörlevaks liikumiseks, kasutas aururõhu mõõtmiseks rasket hooratast, tsentrifugaalkiiruse regulaatorit, ketasklappi ja manomeetrit. Watti patenteeritud "pöörleva aurumasina" kasutati esmalt laialdaselt ketrus- ja kudumisvabrikutes ning hiljem ka teistes tööstusettevõtetes. Watti mootor sobis igale masinale ja iseliikuvate mehhanismide leiutajad kasutasid seda kiiresti ära.

Watti aurumasin oli tõeliselt sajandi leiutis, mis tähistas tööstusrevolutsiooni algust. Kuid leiutaja ei piirdunud sellega. Naabrid vaatasid rohkem kui korra hämmastusega, kuidas Watt spetsiaalselt valitud raskusi vedades üle heinamaa hobustega võidu jooksis. Nii ilmus jõuühik - Hobujõud, mis sai hiljem ülemaailmse tunnustuse.

Paraku sundisid rahalised raskused Watti juba täiskasvanueas geodeetilisi uuringuid läbi viima, kanalite rajamisega tegelema, sadamaid ja jahisadamaid ehitama ning lõpuks sõlmima majanduslikult orjastava liidu ettevõtja John Rebeckiga, kes sai peagi täieliku finantskrahhi.

Auruenergia kasutamise võimalused olid teada juba meie ajastu alguses. Seda kinnitab Vana-Kreeka mehaaniku Aleksandria Heroni poolt loodud seade nimega Heronian aeolipile. Iidse leiutise võib seostada auruturbiiniga, mille kuul veeaurujugade jõul pöörles.

Mootorite käitamiseks sai auru kasutamine võimalikuks 17. sajandil. Seda leiutist ei kasutatud kaua, kuid see andis olulise panuse inimkonna arengusse. Lisaks on aurumasinate leiutamise ajalugu väga põnev.

Kontseptsioon

Aurumasin koosneb välispõlemissoojusmasinast, mis kasutab veeauru energiat kolvi mehaanilise liikumise tekitamiseks, mis omakorda pöörab võlli. Aurumasina võimsust mõõdetakse tavaliselt vattides.

Leiutamise ajalugu

Aurumasinate leiutamise ajalugu on seotud Vana-Kreeka tsivilisatsiooni teadmistega. Selle ajastu teoseid ei kasutanud keegi pikka aega. 16. sajandil üritati luua auruturbiini. Selle kallal töötas Egiptuses Türgi füüsik ja insener Takiyuddin al-Shami.

Huvi selle probleemi vastu tekkis uuesti 17. sajandil. 1629. aastal pakkus Giovanni Branca välja oma versiooni auruturbiinist. Leiutised kaotasid aga suure hulga energiat. Edasine areng eeldas vastavaid majandustingimusi, mis ilmnevad hiljem.

Denis Papini peetakse esimeseks, kes leiutas aurumasina. Leiutis oli silinder kolviga, mis tõuseb auru toimel ja langeb selle kondenseerumise tagajärjel. Sama tööpõhimõte oli ka Savery ja Newcomeni (1705) seadmetel. Seadmeid kasutati kaevandamise käigus vee väljapumpamiseks.

Wattil õnnestus seadet lõpuks täiustada 1769. aastal.

Denis Papini leiutised

Denis Papin oli hariduselt arst. Sündis Prantsusmaal ja kolis 1675. aastal Inglismaale. Ta on kuulus paljude oma leiutiste poolest. Üks neist on kiirkeetja, mida kutsuti “Papeni padaks”.

Ta suutis tuvastada seose kahe nähtuse, nimelt vedeliku (vee) keemistemperatuuri ja sellest tuleneva rõhu vahel. Tänu sellele lõi ta kinnise pada, mille sees tõsteti rõhku, mistõttu läks vesi tavapärasest hiljem keema ja tõusis sinna pandud toodete töötlemistemperatuur. See suurendas toiduvalmistamise kiirust.

1674. aastal lõi meditsiiniline leiutaja püssirohumootori. Selle töö seisnes selles, et kui püssirohi silindris süttis, kolb liikus. Silindrisse tekkis nõrk vaakum ja atmosfäärirõhk viis kolvi oma kohale tagasi. Sel juhul tekkinud gaasilised elemendid väljusid läbi klapi ja ülejäänud jahutati.

1698. aastaks õnnestus Papenil luua samal põhimõttel üksus, mis töötas mitte püssirohu, vaid vee peal. Nii loodi esimene aurumasin. Vaatamata märkimisväärsele edule, milleni idee võis viia, ei toonud see leiutajale märkimisväärset kasu. Selle põhjuseks oli asjaolu, et varem oli teine ​​mehaanik Savery aurupumba juba patenteerinud ja selleks ajaks polnud sellistele agregaatidele muud rakendust veel leiutatud.

Denis Papin suri Londonis 1714. Hoolimata sellest, et ta leiutas esimese aurumasina, lahkus ta siit maailmast abivajajate ja üksinduse käes.

Thomas Newcomeni leiutised

Dividendide osas osutus edukamaks inglane Newcomen. Kui Papin oma masina lõi, oli Thomas 35-aastane. Ta uuris hoolikalt Savery ja Papini loomingut ning suutis mõista mõlema kavandi puudusi. Neilt võttis ta kõik parimad ideed.

Juba 1712. aastaks lõi ta koostöös klaasi- ja torustikumeistri John Culleyga oma esimese mudeli. Nii jätkus aurumasinate leiutamise ajalugu.

Loodud mudelit saab lühidalt selgitada järgmiselt:

• Disain ühendas vertikaalse silindri ja kolvi, nagu Papini oma.
• Auru tekitamine toimus eraldi katlas, mis töötas Savery masina põhimõttel.
• Tihedus aurusilindris saavutati tänu nahale, millega kolb oli kaetud.

Newcomeni üksus tõstis kaevandustest vett atmosfäärirõhu abil. Masin oli suurte mõõtmetega ja vajas töötamiseks palju kivisütt. Nendele puudustele vaatamata kasutati Newcomeni mudelit kaevandustes pool sajandit. See lubas isegi põhjavee üleujutuse tõttu mahajäetud kaevandusi uuesti avada.

1722. aastal tõestas Newcomeni vaimusünnitus oma tõhusust, pumbates Kroonlinnas laevalt vett välja vaid kahe nädalaga. Tuuleveskisüsteem võiks seda teha aastaga.

Kuna masin loodi varasemate versioonide põhjal, ei õnnestunud inglise mehaanikul sellele patenti saada. Disainerid püüdsid leiutist liikumiseks kasutada sõidukit, kuid edutult. Aurumasinate leiutamise ajalugu sellega ei piirdunud.

Watti leiutis

James Watt leiutas esimesena seadmed, mis olid küll kompaktse suurusega, kuid piisavalt võimsad. Aurumasin oli esimene omataoline. Glasgow ülikooli mehaanik alustas Newcomeni auruseadme remonti 1763. aastal. Remondi tulemusena sai ta aru, kuidas kütusekulu vähendada. Selleks oli vaja hoida silindrit pidevalt kuumutatud olekus. Kuid Watti aurumasin ei saanud valmis olla enne, kui auru kondenseerumise probleem oli lahendatud.

Lahendus tuli siis, kui pesumajadest möödus mehaanik, kes märkas boileri kaante alt väljumas aurupilvi. Ta mõistis, et aur on gaas ja see peab liikuma vähendatud rõhuga silindris.

Tihendades aurusilindri sisemuse õlis leotatud kanepiköiega, suutis Watt atmosfäärirõhu kõrvaldada. See oli suur samm edasi.

1769. aastal sai mehaanik patendi, mis väitis, et aurumasina mootori temperatuur on alati võrdne auru temperatuuriga. Õnnetu leiutaja jaoks ei läinud aga asjad ootuspäraselt. Ta oli sunnitud võlgade patendi pantima.

1772. aastal kohtus ta Matthew Boltoniga, kes oli jõukas tööstur. Ta ostis ja tagastas Watti patendid. Leiutaja naasis Boltoni toetusel tööle. 1773. aastal testiti Watti aurumasinat ja see näitas, et see tarbis oluliselt vähem kivisütt kui tema kolleegid. Aasta hiljem alustati tema autode tootmist Inglismaal.

1781. aastal õnnestus leiutajal patenteerida oma järgmine looming – tööstusmasinate juhtimiseks mõeldud aurumasin. Aja jooksul võimaldavad kõik need tehnoloogiad ronge ja aurulaevu auru abil liigutada. See muudab inimese elu täielikult.

Üks inimestest, kes paljude elu muutis, oli James Watt, kelle aurumasin kiirendas tehnoloogilist arengut.

Polzunovi leiutis

Esimese aurumasina konstruktsioon, mis võis toita mitmesuguseid töömehhanisme, loodi 1763. aastal. Selle töötas välja Vene mehaanik I. Polzunov, kes töötas Altai kaevandustehastes.

Tehaste juht tutvus projektiga ja sai Peterburist loa seadme loomiseks. Tunnustati Polzunovi aurumasinat, mille loomine usaldati projekti autorile. Viimane soovis mudelit esmalt miniatuurselt kokku panna, et tuvastada ja kõrvaldada võimalikud puudused, mis paberil näha ei olnud. Siiski kästi tal alustada suure võimsa masina ehitamist.

Polzunovile anti abilised, kellest kaks olid mehaanilise kaldega ja kaks pidid tegema abitöid. Aurumasina loomiseks kulus üks aasta ja üheksa kuud. Kui Polzunovi aurumasin oli peaaegu valmis, haigestus ta tarbimisse. Looja suri paar päeva enne esimesi katseid.

Kõik toimingud masinas toimusid automaatselt, see võis töötada pidevalt. Seda tõestas 1766. aastal, kui Polzunovi õpilased tegid viimased katsed. Kuu aega hiljem pandi seadmed tööle.

Auto mitte ainult ei hüvitanud kulutatud raha, vaid andis omanikele ka kasumit. Sügiseks lekkis katel ja töö seiskus. Seadet sai remontida, kuid tehase juhtkond ei olnud sellest huvitatud. Auto jäeti maha ja kümmekond aastat hiljem võeti see ebavajalikuna lahti.

Tööpõhimõte

Kogu süsteemi tööks on vaja aurukatelt. Tekkiv aur paisub ja surub kolvile, mille tulemuseks on mehaaniliste osade liikumine.

Tööpõhimõtet saab paremini uurida alloleva illustratsiooni abil.

Detailidesse laskumata on aurumasina tööks auru energia muundamine kolvi mehaaniliseks liikumiseks.

Tõhusus

Aurumasina kasuteguri määrab kasuliku mehaanilise töö suhe kütuses sisalduva kulutatud soojushulgaga. Arvesse ei võeta soojusena keskkonda eralduvat energiat.

Aurumasina efektiivsust mõõdetakse protsentides. Praktiline efektiivsus on 1-8%. Kondensaatori olemasolul ja voolutee laiendamisel võib see näitaja tõusta kuni 25%.

Eelised

Auruseadmete peamine eelis on see, et katel saab kütusena kasutada mis tahes soojusallikat, nii kivisütt kui ka uraani. See eristab seda oluliselt sisepõlemismootorist. Olenevalt viimase tüübist on vaja teatud tüüpi kütust.

Aurumasinate leiutamise ajalugu on näidanud eeliseid, mis on märgatavad ka tänapäeval, kuna auruekvivalendiks saab kasutada tuumaenergiat. Tuumareaktor iseenesest ei saa oma energiat muundada mehaaniline töö, kuid see on võimeline tootma suurel hulgal soojust. Seda kasutatakse auru genereerimiseks, mis paneb auto liikuma. Päikeseenergiat saab kasutada samamoodi.

Auruga töötavad vedurid toimivad hästi suurtel kõrgustel. Nende töö efektiivsus ei kannata mägedes madala atmosfäärirõhu all. Ladina-Ameerika mägedes kasutatakse auruvedureid siiani.

Austrias ja Šveitsis on kasutusel kuival aurul töötavate auruvedurite uued versioonid. Tänu paljudele täiustustele näitavad need kõrget efektiivsust. Need ei vaja hooldust ja tarbivad kütusena petrooleetri fraktsioone. Majandusnäitajatelt on need võrreldavad tänapäevaste elektriveduritega. Samal ajal on auruvedurid palju kergemad kui nende diisel- ja elektrimootorid. See on mägistel aladel suur eelis.

Puudused

Puuduste hulgas on esiteks madal efektiivsus. Sellele tuleks lisada disaini mahukus ja väike kiirus. See muutus eriti märgatavaks pärast sisepõlemismootori tulekut.

Rakendus

Juba on teada, kes leiutas aurumasina. Jääb välja selgitada, kus neid kasutati. Kuni kahekümnenda sajandi keskpaigani kasutati tööstuses aurumasinaid. Neid kasutati ka raudtee- ja aurutranspordiks.

Aurumasinaid kasutanud tehased:

• suhkur;
• vaste;
• paberivabrikud;
• tekstiil;
• toiduettevõtted (mõnel juhul).

Selle varustuse juurde kuuluvad ka auruturbiinid. Elektrigeneraatorid töötavad siiani nende abiga. Umbes 80% maailma elektrienergiast toodetakse auruturbiinide abil.

Omal ajal loodi need erinevat tüüpi aurumasina jõul töötav transport. Mõned ei juurdunud lahendamata probleemide tõttu, teised jätkavad tööd täna.

Auruga töötav transport:

• auto;
• traktor;
• ekskavaator;
• lennuk;
• vedur;
• laev;
• traktor.

See on aurumasinate leiutamise ajalugu. Vaatleme lühidalt 1902. aastal loodud Serpolle võidusõiduauto edukat näidet. See püstitas maailma kiirusrekordi 120 km tunnis maismaal. Seetõttu olid auruautod konkurentsivõimelised elektri- ja bensiinimootoritega.

Nii toodeti USA-s 1900. aastal kõige rohkem aurumasinaid. Neid leiti teedel kuni kahekümnenda sajandi kolmekümnendate aastateni.

Suurem osa seda tüüpi transpordist muutus ebapopulaarseks pärast sisepõlemismootori tulekut, mille kasutegur on palju suurem. Sellised autod olid ökonoomsemad, samas kerged ja kiired.

Steampunk kui aurumasinate ajastu trend

Rääkima aurumootorid, tahaksin mainida populaarset trendi - steampunk. Mõiste koosneb kahest ingliskeelsest sõnast - "steam" ja "protest". Steampunk on teatud tüüpi ulme, mille tegevus toimub 19. sajandi teisel poolel viktoriaanlikul Inglismaal. Seda perioodi ajaloos nimetatakse sageli auruajastuks.

Kõigil teostel on üks eripära - need räägivad elust 19. sajandi teisel poolel, jutustamislaad meenutab H. G. Wellsi romaani “Ajamasin”. Lugudes kirjeldatakse linnamaastikke, avalikke hooneid ja tehnikat. Eriline koht on õhulaevadele, iidsetele autodele ja veidratele leiutistele. Kõik metallosad kinnitati neetidega, kuna keevitamist polnud veel kasutatud.

Mõiste "steampunk" tekkis 1987. aastal. Selle populaarsust seostatakse romaani "Erinevusmootor" ilmumisega. Selle kirjutasid 1990. aastal William Gibson ja Bruce Sterling.

21. sajandi alguses ilmus selles suunas mitu kuulsat filmi:

• "Ajamasin";
• "Erakordsete Härrasmeeste Liiga";
• "Kaubik Helsing".

Aurupungi eelkäijate hulka kuuluvad Jules Verne’i ja Grigory Adamovi teosed. Huvi selle trendi vastu avaldub aeg-ajalt kõigis eluvaldkondades – kinost igapäevarõivasteni.