Восени, при збиранні і молотити хліба, в полях можна зустріти машину, схожу на паровоз, з довгою трубою і на колесах. Нагорі машини швидко обертається колесо, з якого перекинутий ремінь на варту поруч молотарку.
Це - локомобіль - пересувна паросилова установка. У ній котел і машина пов'язані один з одним. Тільки сама вона не пересувається, її перевозять кіньми або трактором.
Локомобілі широко застосовуються і будуються на різні потужності, починаючи від 15 лош. сил.
Як паливо найчастіше вживають усілякі покидьки: лушпиння насіння, солому, кору, тирсу; таке паливо значно здешевлює одержувану енергію.
У деяких випадках і в постійних установках, з огляду на те, що в локомобілів котел і машина пов'язані один з одним і займають небагато місця, застосовують локомобіль. Такі локомобілі робляться без коліс, встановлюються на фундаменті і будуються на потужності до 1 000 лош. сил.
Модель локомобіля показана на рис. 1 і 2. Вона складається з котла, встановленого на колесах, і парової машини, укріпленої нагорі котла.
Котел локомобіля має вигляд циліндричного барабана. У передній частині котла поміщається топка. У справжніх локомобілів від топки всередині котла пропущена батарея залізних трубок. Трубки виходять в димову коробку, в яку вставлена димова труба. Гарячі гази, що виходять від згоряння палива, проходячи по багатьом трубках, швидше нагрівають воду.
У нашій моделі, для більш простого виготовлення, димогарниє трубки замінені однією трубою, так званої жаровой. Котел забезпечений арматурою - показником рівня води в котлі (водомірним склом) - і запобіжним клапаном, автоматично випускає зайву пару з котла. Зазвичай встановлюється ще показник тиску пара - манометр. У нашому котлі можна обійтися і без манометра. Без арматури котел, особливо великий, становить небезпеку, так як, не знаючи рівня води, можна перегріти і зіпсувати його; не знаючи тиску, можна так багато нагнати пара, що котел розірве.
Для підтримки певного рівня води в котлі у великих локомобілів встановлюється насос, що підкачує свіжу воду замість що випарувалася. Іноді замість насоса ставлять особливий прилад - інжектор, що подає воду за допомогою струменя пари.
У нашому котлі для наповнення його водою у верхній частині, між трубою і машиною, зроблено отвір, що закривається пробкою з нарізкою.
Машина, встановлена зверху котла, складається з циліндра з поршнем і золотником і махового колеса з колінчастим валом.
У великих локомобілів поруч з машиною на котлі встановлюється відцентровий регулятор. За допомогою важеля регулятор діє на заслінку паропроводу і, відкриваючи або закриваючи її, автоматично регулює кількість обертів машини.
Циліндр є найголовнішою частиною машини. Саме в ньому відбувається перехід теплової енергії в механічну.
У великих машинах циліндр відливається з чавуну і має гладкі поліровані всередині стінки. Збоку циліндр забезпечений особливої коробкою, так званої золотникової, або паророзподільних. Кінці циліндра закриваються кришками.
Циліндр по кінцях з'єднаний вузькими паровими каналами з золотником. Усередині циліндра ходить поршень.
Поршень повинен щільно прилягати до стінок циліндра і не пропускати пар. Для кращого ущільнення поршень зазвичай забезпечується пружними пружинними кільцями. Поршень щільно насаджується на шток - гладкий круглий стрижень, що проходить через передню кришку циліндра. Ця кришка забезпечена особливим пристосуванням - сальником. Сальник не випускає пар з циліндра. Кінець штока з'єднаний з подальшою частиною рухового механізму - дишлом, або шатуном, а шатун з'єднаний з пальцем кривошипа вала.
При впуску пари в ліву частину циліндра поршень рухається вперед, передаючи за допомогою шатуна рух колінчастого валу. З валом починає обертатися насаджений на нього маховик. Коли поршень дійде до кінця свого ходу, шток, шатун і кривошип стануть на одній прямій лінії. Це положення називається мертвою точкою. Але за інерцією маховик провертається далі і виводить вал з цього положення.
Якщо в цей час пустити пар в праву сторону циліндра, поршень піде назад, знову штовхне вал, маховик знову виведе його з мертвої точки, і машина почне працювати все швидше і швидше.
Випуск і впуск пари в нашій машині проводиться золотником, що складається з нерухомої, припаяної до циліндра коробки і пластинки золотника, ковзної по коробці.
На рис. 3 показано положення золотника і поршня при різних поворотах кривошипа.
До рухомий платівці припаяна парова коробка. Платівка рухається між направляючими стержнями і притискається плоскою пружинкою. Пара з котла надходить знизу до нерухомої коробці і підходить до каналу, просвердлені в ній, до платівці золотника. У цій платівці є прямокутний проріз, через який пар з котла проходить в парову коробку золотника при всіх положеннях його. З парової коробки через бічні отвори золотника пар по черзі надходить до правої чи лівої отвір коробки і по ним в циліндр то з одного, то з іншого боку поршня.
Відпрацьована пара виштовхується з циліндра через ті ж отвори коробки, через які впускается. Золотник приводиться в дію від ексцентрика, насадженого на вал.
Ексцентрик - це диск з отвором, просвердленим не в центрі. Цим отвором він насаджений на вал. При обертанні ексцентрик описує криву і за допомогою тяги рухає взад і вперед золотник.
У невеликих парових машинах і в нашій моделі пар надходить в циліндр протягом усього часу руху поршня. Такі машини називаються машинами без розширення. У більш потужних машинах пар надходить в циліндр тільки частина цього часу, після чого впуск свіжого пара припиняється, і пар в циліндрі діє на поршень тільки своїм розширенням. Ці машини називаються машинами з відсіченням і розширенням пара.
Вони значно економніше машин без розширення і витрачають менше пара при тій же потужності, але нам їх зробити набагато важче.
Випуск відпрацьованої пари в невеликих машинах і в нашій моделі проводиться прямо в повітря. Такі машини називаються машинами без охолодження. У більш потужних машинах пар випускається в холодильник (конденсатор), де охолоджується холодною водою, згущується і тим самим створює в ньому розрідження. Це теж використовується для збільшення сили машини.
Наша модель локомобіля може привести в дію різні механізми. Вона може служити моделлю парового двигуна в фізичному кабінеті школи.
Інструменти і матеріали
Для побудови локомобіля потрібно мати: лещата, дриль, свердла (діаметром 2-5 мм), ножівку по металу, плоский напилок з великою насічкою (драчовий), плоский напилок з дрібною насічкою (особистої), напилок маленький квадратний і круглий, зубило, молоток , паяльник, ножиці по металу, плоскогубці, Клупи з плашками і мітчиками, циркуль, лінійку, керн. Матеріал для побудови моделі можна вживати різноманітний.
Для котла найкраще взяти листову мідь або латунь товщиною приблизно в 1 мм, але можна взяти і білу жерсть товщиною 0,75-1 мм; для спиртівки - білу жерсть від консервної банки. Циліндр машини можна зробити з латунної трубки діаметром 18-20 мм. Для деталей машини найкраще взяти кольоровий метал - бронзу, мідь, але можна зробити їх і з заліза.
Загалом потрібно підібрати таке: лист міді, латуні або заліза товщиною 0,75-1,5 мм, розміром 200x200 мм; потім шматки такого ж матеріалу, але розміром 150x120 мм і 60 x 400 мм; дві-три консервні банки, 500 грамів бабіту або якого-небудь іншого легкоплавкого металу, 50 грамів олова, 50 штук заклепок діаметром 2-3 мм, латунну трубку з внутрішнім діаметром 18 мм, довжиною 45-50 мм, 2 гнізда для радіо, болт з гайкою діаметром в 8 мм, смужку листового заліза товщиною 1-1,5 мм, довжиною 80-100 см і шириною 10-15 мм (можна взяти обруч від бочки), шматочок латунної трубки з внутрішнім діаметром 9-10 мм, довжиною 30 мм, шматок стали-сріблянки діаметром 5 мм, довжиною 80 мм і десяток цвяхів діаметром 3 мм. Крім цього, потрібно підібрати кілька штук бронзових, мідних або залізних пластинок для золотника і підшипників.