Повідомлення з фізики
«Винахід автомобіля і паровоза»
Від грецького «аутос» - сам і латинського «Мобилис» - рухливий в європейських мовах склалося прикметник «автомобільний», по-російськи «самохідний». У словниках ще є застереження - сухопутний, на колесах, безрейковий, наводиться в дію не м'язами людей або тварин.
На одному заводі він проїхав 50 метрів.
У 1770 році французький винахідник Жозеф Кюньо побудував триколісний тягач з паровим двигуном для пересування артилерійських знарядь. Його вважають попередником не тільки автомобіля, але і паровоза. Парові візки для звичайних доріг будувалися також і в інших країнах, проте вони були важкими і незручними, тому широкого поширення не отримали.
У 1791 російський винахідник Іван Кулібін побудував візок-самокатку, що приводиться в рух попередньо розкрученим маховим колесом.
Цей автомобіль мав гальмо, коробку швидкостей, підшипники кочення і т.д.
Всього відомо більше чотирьохсот конструкцій, які претендують на звання першого автомобіля. Тривалі суперечки про пріоритет тих чи інших країн, винахідників і конструкцій змусили виробити чотири необхідні і достатні умови для визначення пріоритету. Перше - розробка конструкції транспортної машини. Друге - оформлення юридичного документа, патенту. Третя умова - споруда працездатного дослідного зразка і його публічні випробування. І четверте - організація виробництва вироби.
У 1886 році Даймлер замовляє у каретного майстра кузов, що відрізняється від карети тільки відсутністю голоблею. Для поворотів служив важіль, виведений наверх до водія. А замість коней карету тягнув мотор Даймлера, передаючи зусилля через ремінну передачу на задні колеса. Чому ж Бенц теж не скористався готовим кузовом, а створив свою кволу конструкцію на трьох велосипедних колесах? Швидше за все, що є у нього двигун чужий конструкції, тільки вдосконалений Бенцем, не зміг би потягнути важку машину.
А Даймлер в 1887 році успішно випробовує свій двигун на човні, але теж не патентує катер. У тому ж році він проводить випробування залізничної дрезини і пожежного насоса з бензиновими двигунами. Роком пізніше відбувся політ аеростата, повітряні гвинти якого обертав двигун Даймлера.
Як тільки парова машина набула поширення, знайшлося багато винахідників, які намагалися пристосувати її для потреб транспорту - в якості двигуна для саморушного воза. У Річарда Трейвісіка виникла ідея поставити паровий автомобіль на рейки. У 1804 році в Англії був створений перший паровоз - транспортний рейковий засіб, що використовує в якості двигуна парову машину. Основні складові частини паровоза: паровий котел, парова машина, тендер, де поміщаються запаси палива і води. В результаті згорання палива тепло через стінки топки передається котельній воді, яка перетворюється в пар. Парова машина перетворює теплову енергію в механічну енергію. Рух поршня в парових циліндрах, через шатунно-кривошипний механізм передається рушійним колесам.
Цей паровоз представляв собою циліндровий паровий котел, що покоївся на двох осях. Топка розташовувалася попереду під димарем, так що тендер (віз з вугіллям, де сидів кочегар) доводилося причіплювати попереду паровоза. Довгий горизонтальний циліндр 210 мм в діаметрі мав хід поршня в 1,4 м. Шток поршня далеко видавався попереду паровоза і підтримувався особливим кронштейном. З одного боку паровоза була складна зубчато-колісна передача на обидві осі, з іншого - велика махове колесо, як у фабричній парової машини. 4 роки по тому Трейвісік побудував в Лондоні кругову залізницю, по якій локомотив рухався зі швидкістю 20 км / год без вантажу і зі швидкістю 8 км / год з вантажем в 10 т. Паровоз Трейвісіка палив і возив з собою таку кількість вугілля, що винахід не давало ніяких комерційних вигод і заглохло, т. к. підсилити машину Трейвісік не зміг. Крім того виявилося, що чавунні рейки не могли витримувати важку машину. Паровоз Трейвісіка швидко приводив рейки в непридатність, так як був занадто важкий для шляхів, розрахованих на невеликі вагони з «кінським приводом». У наступні роки Трейвісік сконструював і побудував ще кілька паровозів.
Інший винахідник, Брунтон, в 1813 році спорудив паровоз з двома механізмами, які на зразок ніг повинні були відштовхуватися від землі і рухати машину вперед (при першому ж випробуванні цей паровоз вибухнув, так як при розрахунку котла були допущені помилки).
У 1815 році Блекетт і Хедлей зібрали дуже хороший паровоз, який отримав назву «Пихкаючий Біллі». Дуже довго конструктори билися над проблемою, що стояла перед усіма винахідниками паровоза того часу, - як зменшити навантаження на вісь, щоб локомотив не ламав рейок.
Спочатку це відбувалося надто часто, так що перед кожною поїздкою тендер доводилося навантажувати запасом чавунних рейок. Нарешті Блекетт і Хедлей поставили котел на одну раму з тендером, забезпечивши її чотирма парами коліс, так що «Біллі» мав чотири ведучих осі. Тільки після цього він перестав псувати шляху. Цей паровоз експлуатувався на руднику до 1865 року, після чого був зданий в Лондонський музей.
Найвдаліше інших виявилися локомотиви, сконструйовані і побудовані Джорджем Стефенсоном.
У 1812 році Стефенсон запропонував своєму господареві проект свого першого паровоза. Паровоз, який отримав ім'я «Блюхер», включився в роботу по обслуговуванню копальні. «Блюхер» міг перевозити вантаж вагою 30,5 т, але не міг брати крутих підйомів і розвивав з навантаженням швидкість всього 6 км / год. За багатьма параметрами він поступався «пихкає Біллі» і після року експлуатації виявився лише трохи вигідніше використовувалися до цього коней. Причиною невдачі була слабка тяга.
У 1815 році Стефенсон побудував свій другий паровоз. У цій конструкції він відмовився від з'єднання осей зубчато-колісної передачею. Вертикальні парові котли були поставлені прямо над осями, і рух від поршнів передавалося безпосередньо на провідні осі, спарені між собою ланцюгом.
У 1816 році був закінчений третій паровоз «Кіллінгуорт». Для нього Стефенсон вперше придумав і застосував ресори.
У 1829 році дирекція транспортної компанії Манчестер-четвірки Ліверпуля дороги оголосила вільний конкурс на кращу конструкцію локомотива. Стефенсон виставив в Рейнхілле свій новий паровоз «Ракета», побудований на його заводі за останнім словом тодішньої техніки. «Ракету» можна було вважати вже цілком досконалим паровозом, так як вона мала всі найважливіші риси пізніших локомотивів: 1) топка була оточена водою котла; 2) котел був розташований горизонтально і мав димогарниє труби; 3) пар йшов в димову трубу, що посилювало тягу і збільшувало температуру топки; 4) сила пара передавалася колесам через шатуни без всяких зубчастих передач. На випробуваннях «Ракета», йдучи порожняком, розвинула рекордну для тих часів швидкість 48 км / ч. При власній вазі 4,5 т цей паровоз вільно тягнув поїзд загальною вагою 17 т зі швидкістю 21 км / ч. Швидкість руху паровоза з одним пасажирським вагоном досягала 38 км / ч. За всіма показниками «Ракета» виявилася на порядок краще за всіх інших локомотивів.
Почалася ера паровоза. Ліверпуль-Манчестерская дорога була першим в історії великим, технічно правильно здійсненим проектом залізничного будівництва.
Ера паровозів тривала до 1950-х років, коли їх виробництво було повністю згорнуто. У більшості країн, що залишилися паровози експлуатувалися до середини 1970-х, потім лише невелика частина була залишена в резерві на випадок енергетичної кризи, а деякі передані в музеї або на туристичні маршрути.