212 лет паровому автомобилю! 7 мифов о паровой тяге

212 лет паровому автомобилю! 7 мифов о паровой тяге

24 декабря 2013

Ровно 212 лет назад, 24 декабря 1801 года, в небольшом английском городе Камборне механик Ричард Тревитик продемонстрировал общественности первый автомобиль с паровым двигателем Dog Carts. Сегодня это событие можно было бы смело отнести в разряд хоть и примечательных, но несущественных, тем более что паровой двигатель был известен и ранее, и даже применялся на транспортных средствах (хотя назвать их автомобилями было бы очень большой натяжкой)… Но вот что интересно: именно сейчас технический прогресс породил ситуацию, поразительно напоминающую эпоху великой «битвы» пара и бензина в начале XIX века. Только бороться предстоит аккумуляторам, водороду и биотопливу. Хотите узнать, чем все закончится и кто победит? Не буду подсказывать. Намекну: технологии ни при чем…

1. Увлечение паровыми двигателями прошло, и наступило время двигателей внутреннего сгорания. Для пользы дела повторю: в 1801 году по улицам Камборна покатился четырёхколёсный экипаж, способный с относительным комфортом и небыстро перевозить восемь пассажиров. Автомобиль приводился в движение одноцилиндровым паровым двигателем, а топливом служил уголь. Созданием паровых транспортных средств занялись с энтузиазмом, и уже в 20-х годах XIX века пассажирские паровые омнибусы перевозили пассажиров со скоростью до 30 км/час, а средний межремонтный пробег достиг 2,5–3 тыс. км.

Теперь сопоставим эти сведения с другими. В том же 1801 году француз Филипп Лебон получил патент на конструкцию поршневого двигателя внутреннего сгорания, работавшего на светильном газе. Случилось так, что через три года Лебон погиб, и развивать предложенные им технические решения пришлось другим. Лишь в 1860 году бельгийский инженер Жан Этьен Ленуар собрал газовый двигатель с зажиганием от электрической искры и довёл его конструкцию до степени пригодности к установке на транспортное средство.

Итак, автомобильные паровой двигатель и двигатель внутреннего сгорания — практически ровесники. КПД паровой машины той конструкции и в те годы составлял около 10%. КПД двигателя Ленуара был всего 4%. Только через 22 года, к 1882-му, Август Отто усовершенствовал его настолько, что КПД теперь уже бензинового двигателя достиг… аж 15%.

2. Паровая тяга — всего лишь краткий миг в истории прогресса. Начавшись в 1801 году, история парового транспорта активно продолжалась без малого 159 лет. В 1960-м (!) в США всё ещё строились автобусы и грузовики с паровыми двигателями. Паровые машины за это время усовершенствовались весьма значительно. В 1900 году в США 50% парка автомобилей были «на пару». Уже в те годы возникла конкуренция между паровыми, бензиновыми и — внимание! — электрическими экипажами. После рыночного успеха «Модели-Т» Форда и, казалось бы, поражения парового двигателя новый всплеск популярности паровых авто пришёлся на 20-е годы прошлого столетия: стоимость топлива для них (мазут, керосин) была значительно ниже стоимости бензина.

Фирма Stanley производила до 1927-го примерно 1 тыс. паровых автомобилей в год. В Англии паровые грузовики успешно конкурировали с бензиновыми до 1933 года и проиграли лишь по причине введения властями налога на тяжёлый грузовой транспорт и снижения тарифов на импорт жидких нефтепродуктов из США.

3. Паровая машина неэффективна и неэкономична. Да, когда-то это было именно так. «Классический» паровой двигатель, который выпускал отработанный пар в атмосферу, имеет КПД не более 8%. Однако паровой двигатель с конденсатором и профилированной проточной частью имеет КПД до 25–30%. Паровая турбина обеспечивает 30–42%. Парогазовые установки, где используются «в связке» газовые и паровые турбины, имеют КПД до 55–65%. Последнее обстоятельство подвигло инженеров компании BMW начать проработки вариантов использования этой схемы в автомобилях. К слову сказать, КПД современных бензиновых двигателей составляет 34%.

Стоимость изготовления парового двигателя во все времена была ниже стоимости карбюраторного и дизельного моторов той же мощности. Расход жидкого топлива в новых паровых двигателях, работающих в замкнутом цикле на перегретом (сухом) пару и оснащённых современными системами смазки, качественными подшипниками и электронными системами регулирования рабочего цикла, составляет всего 40% от прежнего.

4. Паровой двигатель медленно запускается. И это было когда-то… Даже серийные автомобили фирмы Stanley «разводили пары» от 10 до 20 минут. Усовершенствование конструкции котла и внедрение каскадного режима нагрева позволило сократить время готовности до 40–60 секунд.

5. Паровой автомобиль слишком нетороплив. Это не так. Рекорд скорости 1906 года — 205,44 км/час — принадлежит паровому автомобилю. В те годы автомобили на бензиновых моторах так быстро ездить не умели. В 1985-м на паровом автомобиле разъезжали со скоростью 234,33 км/час. А в 2009 году группа британских инженеров сконструировала паротурбинный «болид» с паровым приводом мощностью 360 л. с., который был способен перемещаться с рекордной средней скоростью в заезде — 241,7 км/час.

6. Паровой автомобиль дымит, он неэстетичен. Рассматривая старинные рисунки, на которых изображены первые паровые экипажи, выбрасывающие из своих труб густые клубы дыма и огня (что, кстати, свидетельствует о несовершенстве топок первых «паровиков»), понимаешь, откуда взялась стойкая ассоциация паровой машины и копоти.

Что касается внешнего вида машин, дело тут, конечно, зависит от уровня дизайнера. Вряд ли кто-то скажет, что паровые автомобили Абнера Добля (США) некрасивы. Напротив, они элегантны даже по теперешним представлениям. И ездили к тому же бесшумно, плавно и быстро — до 130 км/час.

Интересно, что современные изыскания в области водородного топлива для автомобильных моторов породили ряд «боковых ответвлений»: водород в качестве топлива для классических поршневых паровых двигателей и в особенности для паротурбинных машин обеспечивает абсолютную экологичность. «Дым» от такого мотора представляет собой… водяной пар.

7. Паровой двигатель капризен. Это неправда. Он конструктивно значительно проще двигателя внутреннего сгорания, что само по себе означает большую надёжность и неприхотливость. Ресурс паровых моторов составляет многие десятки тысяч часов непрерывной работы, что не свойственно другим типам двигателей. Однако этим дело не ограничивается. В силу принципов работы паровой двигатель не теряет эффективности при понижении атмосферного давления. Именно по этой причине транспортные средства на паровой тяге исключительно хорошо подходят для использования в высокогорье, на тяжёлых горных перевалах.

Интересно отметить и ещё одно полезное свойство парового двигателя, которым он, кстати, схож с электромотором постоянного тока. Снижение частоты вращения вала (например, при возрастании нагрузки) вызывает рост крутящего момента. В силу этого свойства автомобилям с паровыми моторами принципиально не нужны коробки передач — сами по себе весьма сложные и порой капризные механизмы.

Кто изобрел первую паровую машину

Паровая машина пожарных. Фото: pixabay.com

Ровно 322 года назад, 2 июля 1698 года, англичанин Томас Севери получил патент на первую в мире паровую машину. А впервые применили её в пожарной установке.

Впервые паровой двигатель был применён в производстве «пожарной установки», сконструированной в 1698 году английским военным инженером и изобретателем Томасом Севери (англ. Thomas Savery; 1650-1715). С дозволения короля Вильгельма III 2 июля того же года учёный получил патент на своё устройство.

Патентная заявка гласила: «Это новое изобретение для подъёма воды и получения движения для всех видов производства при помощи движущей силы огня имеет большое значение для осушки рудников, для водоснабжения городов и как источник движущей силы для фабрик — тех, что не могут использовать силу воды или работу ветра».

Однако изобретение оказалось не слишком эффективным — поскольку тепло пара каждый раз терялось во время охлаждения контейнера. К тому же насос был довольно опасным в эксплуатации, ведь из-за высокого давления пара ёмкости и трубопроводы двигателя иногда взрывались.

Тем не менее, вскоре паровая машина Севери нашла довольно широкое применение в промышленности: с ее помощью стали откачивать воду из угольных шахт. Изобретатель в шутку называл свое детище «другом рудокопа».

Читайте также:

В 1707 году паровая машина Севери появилась в России. Царь Петр Первый приказал установить ее в Летнем саду, для того, чтобы качать воду из Фонтанки для парковых фонтанов. Машина поднимала воду на высоту 3 метров от поверхности земли. Её производительность была 3 бочки в минуту.

Интересное за неделю

«Парламентская газета» — официальное еженедельное издание Федерального Собрания РФ. Издается с 1997 года. Учредители газеты — Государственная Дума и Совет Федерации РФ. Издание является официальным публикатором федеральных законов, постановлений, актов и других документов Федерального Собрания. «Парламентская газета» имеет пункты печати и представительства в десяти субъектах федерации. Распространяется по подписке и в розницу, в органах исполнительной и представительной власти федерального и регионального уровня, в поездах дальнего следования и «Сапсан», в самолетах ГТК «Россия», «Аэрофлот», а также региональных авиакомпаний.

Сайт «Парламентской газеты» — это оперативные новости и достоверная информация о принимаемых в стране законах и деятельности депутатов и сенаторов. При использовании материалов сайта «Парламентской газеты» активная ссылка на pnp.ru обязательна.

В рубрике «Деловая экспертиза» могут публиковаться материалы на правах рекламы

Синонимы к словосочетанию «паровые двигатели»

Связанные слова и выражения

• паровые двигатели, электрический двигатель, тепловой двигатель, дизельный двигатель, газовый двигатель, бензиновый двигатель, одноцилиндровый двигатель, новый двигатель, поршневой двигатель внутреннего сгорания
• паровые двигатели, паровые машины, паровая турбина, паровые котлы, паровой автомобиль, паровая тяга, паровой трактор, на паровом ходу, паровой флот
• водяное колесо
• получить патент
• центробежный насос

• первая промышленная революция
• прокатные станы
• инженерная мысль
• приводиться в движение
• лошадиная сила
• оригинальная конструкция
• конный привод
• сборочные линии
• вращающееся магнитное поле
• энергия ветра
• колёсные пароходы
• давление пара
• летательный аппарат тяжелее воздуха
• приливная электростанция
• светильный газ
• машинная техника
• действующая модель
• гусеничный движитель
• отечественные заводы
• электромагнитная индукция
• передаточный механизм
• космические ракеты

Делаем Карту слов лучше вместе

Привет! Меня зовут Лампобот, я компьютерная программа, которая помогает делать Карту слов. Я отлично умею считать, но пока плохо понимаю, как устроен ваш мир. Помоги мне разобраться!

Спасибо! Я стал чуточку лучше понимать мир эмоций.

Вопрос: преходить — это что-то нейтральное, положительное или отрицательное?

Связанные слова (по тематикам)

• Люди: механик, рулевой, моторист, техник, водитель
• Места: паромобиль, машина, глиссер, трактор, автомобиль
• Предметы: двигатель, движок, компрессор, мотор, трансмиссия
• Действия: сгорание, наддув, тарахтение, продувка, прогрев
• Абстрактные понятия: мощность, моторесурс, автоматика, скорость, экономичность

Ассоциации к словосочетанию «паровой двигатель&raquo

Предложения со словосочетанием «паровые двигатели&raquo

• Первой эпохой машин, как утверждалось, была промышленная революция, проложившая себе дорогу с изобретением парового двигателя в 1700-х годах.

Цитаты из русской классики со словосочетанием «паровые двигатели»

• Усовершенствованный Эркрайтом механический ткацкий станок и применение к машинам парового двигателя , сделанное Уаттом, дали совершенно новый вид промышленности Англии и всей Европы.

Сочетаемость слова «паровой&raquo

• паровая машина
  паровой двигатель
  паровое отопление
• в движение паровым двигателем
  изобретение паровой машины
  изобретатель паровой машины
• поставить на паровую баню
  установить паровую корзину
  бухало паровым молотом
• (полная таблица сочетаемости)

Сочетаемость слова «двигатель&raquo

• реактивные двигатели
  вечный двигатель
  мощный двигатель
• двигатель внутреннего сгорания
  двигатель машины
  двигатели корабля
• шум двигателя
  рёв двигателей
  звук двигателя
• двигатель работал
  двигатель взревел
  двигатель заглох
• взреветь двигателем
  глушить двигатель
  прогреть двигатель
• (полная таблица сочетаемости)

Значение словосочетания «паровой двигатель&raquo

1. устар. физ. двигатель, основанный на расширении воды и пара при нагревании (Викисловарь)

Афоризмы русских писателей со словом «паровой&raquo

• Мы не должны употреблять паровой машины, чтобы поднять соломинку.

Отправить комментарий

Дополнительно

• Как правильно пишется слово «паровой»
• Как правильно пишется слово «двигатель»
• Разбор по составу слова «двигатель» (морфемный разбор)
• Перевод словосочетания «паровые двигатели» и примеры предложений (английский язык)

Значение словосочетания «паровой двигатель&raquo

1. устар. физ. двигатель, основанный на расширении воды и пара при нагревании

Предложения со словосочетанием «паровые двигатели&raquo

Первой эпохой машин, как утверждалось, была промышленная революция, проложившая себе дорогу с изобретением парового двигателя в 1700-х годах.

Электротехника, паровые двигатели и моторы внутреннего сгорания невероятными темпами двигали морской, речной, железнодорожный, шоссейный и теперь воздушный транспорт.

Идея построить лёгкую тележку с паровым двигателем, которая могла бы заменить лошадей в качестве трактора для чрезвычайно тяжёлой пахоты, пришла мне в голову задолго до начала моей работы в Westinghouse.

Паровой «болид» идет на рекорд

Нарушить «заговор умолчания» вокруг паровых машин решился британский Глинн Баушер (Glynne Bowsher) со своей командой. Они почти завершили работу над созданием сверхбыстрого парового транспортного средства, внешне напоминающего «Бэтмобиль». Эта машина под названием Inspiration (Вдохновение) призвана открыть перед старой доброй паровой машиной новые перспективы.

Глинн Баушер — не новичок в гоночном мире и не понаслышке знаком с требованиями, предъявляемыми к таким машинам и к их двигательным установкам. Именно он, в частности, создал первый автомобиль, преодолевший звуковой барьер на земле. Его команда, носящая название British Steam Car Challenge (BSCC), надеется побить не только давний рекорд скорости для экипажей на паровой тяге, но и вдохновить других ученых на работы в области альтернативных источников энергии. В качестве возможных кандидатов рассматриваются водород, природный газ и даже смесь водорода с метаном. Особенно популярен среди конструкторов в наши дни водород. Тем не менее, широкому его применению мешает отсутствие эффективных способов производства и, что еще важнее, хранения водородного топлива.

Глинн Баушер уверен, что пока такого решения не найдено, стоит обратить внимание на старую добрую паровую машину. Двигатели внешнего сгорания — такие, как паровой — имеют ряд достоинств в сравнении со знакомыми нам двигателями внутреннего сгорания. В частности, они «чище» и вырабатывают меньше вредных окисей азота, чем стандартные современные двигатели, поскольку максимальные температуры и давление в них ниже.

Даже несмотря на то, что паровые двигатели, как и другие, сжигают обычное углероводородное горючее, принцип их работы и устройство позволяют эффективнее контролировать выделение и выбросы двуокиси углерода.

Последний рекорд скорости для автомобиля на паровом двигателе, появившегося в далеком 1769 году, был установлен почти столетие назад — в 1906 году. Тогда автомобиль Stanley Steamer под управлением Фреда Мэрриотта развил скорость в , оставив позади четыре других машины на двигателях внутреннего сгорания. Тем не менее, создание парового двигателя, способного побиться за рекорд скорости в XXI веке, оказалось не такой уж простой задачей.

«В общем, нам пришлось придумать свою собственную конструкцию двигателя, в некоторой степени инновационную», — говорит Глинн Баушер. Конструкция двигателя оказалась настолько оригинальной, что авторы планируют запатентовать ее. Правда, принцип работы парового двигателя прост. Вода проходит через парогенератор, где превращается в пар, который при температуре в 400 градусов и при давлении примерно в 40 атмосфер (4 млн. Паскалей) поступает в двухступенчатую турбину.

«Поднимающийся пар заставляет вращаться секции турбины, почти как небольшая электростанция, — объясняет Баушер. — Круговое движение турбины через систему передач поступает на колеса, а когда крутятся колеса, мы едем — и очень быстро.»

Несмотря на кажущуюся простоту, с технологической точки зрения оказалось очень сложно выработать 300 лошадиных сил мощности в таком небольшом пространстве. Тем не менее, британские конструкторы справились с задачей. Получился двигатель, способный достигать 225 кВт при 12000 оборотах в минуту. Двигатели обычно работают в районе 17000 оборотов, а авиационные турбины — от 85000 и выше.

Баушер, однако, не считает, что паровые автомобили смогут заменить нынешние машины на городских улицах. «Паровые турбины применялись и в прошлом, — говорит он. — Но проблема заключается в том, что для эффективной работы им необходимо функционировать на определенной скорости. Однако сама природа городских автомобилей предполагает, что их скорость постоянно меняется, так что наша разработка в этой области окажется бесполезной». Однако, по его словам, эта технология вполне могла бы заменить дизельные двигатели на тяжелых грузовых автомобилях и на автобусах. Дело только за адаптацией нового двигателя. Создатели паровой машины для XXI века уже изучают такую возможность.