Изобретение паровой машины и принцип ее работы

Изобретение парового двигателя и создание паровой машины явилось в XIX веке одним из главных факторов формирования и развития индустриального общества. Идеи термодинамики, сформулированные С.Карно, Ю.Р.Майером, Дж.Джоулем, легли в основу создания тепловых, в частности, паровых машин. Одна из первых удачных попыток строительства паровой машины была предпринята еще в конце XVII века английским инженером Томасом Севери. Машина применялась для откачки воды из шахт. Более совершенный образец был создан английским изобретателем Томаса Ньюкомена.

Пар, необходимый для перемещения поршня, производит паровой котел. Он имеет две стороны: сторону огня, где образуется тепло, и сторону воды, где тепло потребляется. Они отделены друг от друга стенкой, которая называется поверхностью нагрева. Сам котел делится на три части: заднюю (топку), в которой происходит сжигание топлива и передача тепла от огня к воде; среднюю (цилиндрическую часть), в которой происходит передача тепла воде; и переднюю (дымовую коробку), которая формирует воздушную тягу, необходимую для удаления газов из топки и цилиндрической части в атмосферу.

У паровоза запасы топлива, воды и смазки, а также углеподающий механизм располагаются на тендере, представляющего собой отдельную повозку, прикрепленную непосредственно за локомотивом. Запас топлива на тендере определяется из условия прохождения паровозом без набора топлива двойного тягового плеча (250-300 км), а запас воды – из условия прохождения между пунктами набора воды (60-1000 км). Тендеры мощных грузовых паровозов имеют вместимость по топливу 25-30т, а по воде 45-50 м3.

Независимо от него в России крепостные уральских заводчиков Демидовых Ефим Алексеевич и его сын Мирон Ефимович Черепановы в 1833 построили первый русский паровоз. Он имел горизонтальный котел, который опирался на деревянную раму, поддерживаемую четырьмя колесами одинакового диаметра. К паровозу прицепляли специальный фургон для запаса воды и топлива. Паровоз, длина которого составляла 2,6 метра, передвигался по «колесопроводам» – железной дороге протяженностью 3,5 км и возил на открытых вагонетках около 3,5 тонн груза со скоростью 16 км/ч. В 1835 году Черепановы построили второй паровоз, который мог везти до 17 тонн груза.