Продовжуючи справу своїх попередників, російські винахідники поставили перед собою завдання з'єднання колісної візки з механічним двигуном, тобто створення саморушного екіпажу для безрейкової дороги. Так, на основі розробок парових двигунів І. І. Ползунова, П.К.Фролова, Е.А. і М. Є. Черепанова в 1830 р російський лафетних майстер К. Янкевич зі своїми двома товаришами-механіками впритул підійшов до створення колісного самохідного екіпажу з паровим двигуном.
"Бистрокат", так було названо цей винахід, повинен був розвивати швидкість до 30 верст на годину, мати здатність швидкого гальмування, прискорення і уповільнення ходу. Принциповою особливістю бистроката був паровий котел, що складався з 120 трубок і використав в якості палива деревне вугілля (за задумом винахідників - сосновий). Передбачалося, що ця машина може бути використана як на літньому (колісному), так і на зимовому (з полозами) ходах. У конструкції бистроката були передбачені також місця для пасажирів і водія, розташовані в критій возі, опалювальної за допомогою системи теплових трубок.
Конструктивна особливість бистроката Янкевича полягала ще і в оригінальному оформленні зв'язку між корпусом вози і її задньою віссю. Винахідник відійшов від загальноприйнятого способу розташування осі під корпусом: він пропустив вісь безпосередньо через корпус, що змістило центр ваги вози і істотно підвищило її стійкість проти перекидання.
Однак роботи російських техніків зі створення колісного самоходу з механічним двигуном показали, що громіздкі і важкі парові установки не дозволяють отримати компактну і просту машину. Як і раніше стояла задача створення легкого і потужного двигуна, який в кінці XIX століття став необхідний не тільки колісному транспорту, але і зарождавшемуся літакобудування.
Паросилова станція. Перш за все (в кінці XVIII століття) були створені парові поршневі двигуни (парові машини). Через приблизно 100 років з'явилися парові турбіни. Як показує назва, робота цих двига-телей проводиться за допомогою пари. У величезному біль-шинстве випадків - це водяна пара, але можливі ма-шини, що працюють з парами інших речовин (наприклад, ртуті). Парові турбіни ставляться на потужних електричні-ських станціях і на великих кораблях. Поршневі дві-гатель в даний час знаходять застосування тільки в залізничному і водному транспорті (паровози і паро-ходи).
Для роботи парового двигуна необхідний ряд допоміжним машин і пристроїв. Все це господарство разом зветься паросилова станції. На паро-силової станції весь час циркулює одна і та ж вода.
Схема обладнання паросилова станції
Вона перетворюється в пар в котлі, пар виробляє роботу в турбіні (або в поршневий машині) і знову перетворюється в воду в барабані, що охолоджується проточною водою (кондом-Сатор). З конденсатора вийшла вода за допомогою насоса через збірний, бак (збірник) знову прямує в котел. Отже, кругообіг води відбувається за такою схемою:
У цій схемі паровий котел є нагрівачем, а конденсатор - холодильником. Так як в установці цир-кулір практично одна і та ж вода (витік пара не-велика і додавати води майже не доводиться), то в котлі майже не виходить накипу, т. Е. Осадження розчинених у воді солей. Це важливо, тому що накип погано проводить тепло і зменшує коефіцієнт корисної дії котла. У разі появи накипу на стінках котла її видаляють. У наступних параграфах ми розглянемо частини Парос-ловой станції окремо.
Паровий котел. Він складається з топки і власне котла. Вугілля або дрова спалюються в топці на колосників-вих решітках. Рідке паливо спалюється в розпиленому стані; розпорошення зазвичай проводиться за допомогою пара в форсунках. Пар або стиснене повітря, вириваючись з вузького отвору в трубці, засмоктує жид-кое паливо і розбризкує його.
Схема пристрою форсунки
До
Схема пристрою водотрубний котла: 1 - барабан котла, 2 - водотрубний частина, 3 - водомірне скло, 4 - перегрівник, 5 - труба для подачі води в котел, 6 - піддавали, 7 - запобіжний-вальний клапан, 8 - заслінка в Борове
зміїв-ках, що омиваються гарячими газами. При цьому він з насиченого робиться ненасиченим. Цим досягається зменшення конденсації пари (на стінках паропроводів і в турбіні) і підвищується ККД станції.
На котлі є манометр для спостереження за давши-ленням пара і запобіжний клапан, який випускає пар в разі, якщо тиск його перевищить допустиму величину. На днище барабана є пристосування для спостереження за рівнем води в котлі (водомірне скло). Якщо рівень води опуститься настільки, що полум'я буде нагрівати стінки котла в тих місцях, де вони не со-торкаються з водою, то можливий вибух котла.
Енергія гарячих топкових газів передається воді в котлі цілком. Частина її розсіюється в котельні, частина несеться з газами в димову трубу. Крім того, значи-тельную втрату може дати неповне згоряння палива. Ознакою цього є чорний дим з труб станції. Чорний колір надається диму крупинками незгорілого вугілля.
П
Лопатки на робо-чим колесі парової турбіни
) Схема пристрою парової турбіни,
б) Розташування на валу її турбіни лопаток: а - напрямних, b- робочих
Дуже важливою для елект-рических станцій є можливість будувати турбо-ни на величезні потужності (до 1 000 000 кВт і більше), що значно перевищують максимальні потужності дру-гих типів теплових двигуни-лей. Це обумовлено одно-мірність обертання валу турбіни. При роботі турбо-ни відсутні поштовхи, які виходять в поршневих машинах при русі поршня взад і вперед.
Поршнева парова машина. Основи конструкції поршневий парової машини, винайденої в кінці XVIII століття, в основному збереглися до наших днів. Свого часу парова машина дала техніці, до того майже не знав-шей машин-двигунів, нове потужне засіб розвитку. В даний час вона частково витіснена іншими ти-пами двигунів. Однак у неї є свої переваги, за-ставлять іноді віддати перевагу її турбіні. Це - про-стота поводження з нею, можливість змінювати швидкість і давати задній хід.
Пристрій парової машини показано на малюнку. Основна її частина - чавунний циліндр 1, в якому хо-дить поршень 2. Поруч з циліндром розташований парорас-пределітельний механізм. Він складається з золотникової коробки, що має сполучення з паровим котлом. Крім котла, коробка за допомогою отвору 3 повідомляється з кон-денсатором (в паровозах найчастіше просто через димову трубу - з атмосферою) і з циліндром за допомогою двох вікон 4 та 5. У коробці знаходиться золотник 6, який рухається спеціальним механізмом за допомогою тяги 7 так, що , коли поршень рухається направо (рис. а), ліва частина циліндра через вікно 4 повідомляється з паровим котлом, а права - через вікно 5 з атмосферою. Свіжий пар входить в циліндр зліва, а відпрацьований пар з правої частини циліндра йде в атмосферу. Потім, коли поршень дві-жется наліво (рис. Б), золотник пересувається так, що свіжий пар входить в праву частину циліндра, а відпрацьовані-танний пар з лівої частини йде в атмосферу. Пара подається в циліндр не в усі час ходу поршня, а тільки на початку його. Після цього завдяки особливій формі золотника пар відсікається (перестає подаватися в циліндр) і робота проводиться розширюється і охолоджується паром. Відсічення пара дає велику економію енергії. На паровозах зазвичай встановлені два циліндра (іноді більше). Пара надходить спочатку в один циліндр, а потім у другій. Так як пар в першому циліндрі розширюється, то діаметр другого циліндра значно більше першого. На паровозах, як правило, ставляться вогнетрубні котли; є пароперегреватель.
У
В кінці IX і початку XX століття будували паровози, що випускають пар в атмосферу. Згодом на паровозах ставили кондом-саторі, і пар в них циркулював так само, як і в паро-силової станції.
До
Схема поверхневого конденсатора
випаровування. Це роблять за допомогою холодної води. Наприклад, конденсатор може бути вуст-роїння у вигляді барабана, усередині якого розташовані труби з проточною холодною водою.
Відпрацьований пар проходить повз труб, по яких протікає холодна вода. Пар конденсується. Одержаний конденсат відсмоктуючи-ється від конденсатора по трубі, показаної знизу. У кон-денсаторах тиск пара зазвичай значно нижче ат-мосферного (0,02-0,03 атм). Воду, отриману з пара (конденсат), і повітря, що проник разом з нею, відкачують з конденсатора особливим насосом.