Se ha instalado una máquina de vapor. Motor de vapor en aviación.

El interés por el vapor de agua como fuente accesible de energía apareció junto con los primeros conocimientos científicos de los antiguos. La gente lleva tres mil años intentando dominar esta energía. ¿Cuáles son las principales etapas de este camino? ¿Qué pensamientos y proyectos han enseñado a la humanidad a aprovecharlo al máximo?

Requisitos previos para la aparición de las máquinas de vapor.

La necesidad de mecanismos que puedan facilitar los procesos que requieren mucha mano de obra siempre ha existido. Hasta aproximadamente mediados del siglo XVIII se utilizaban para este fin molinos de viento y ruedas hidráulicas. La posibilidad de utilizar la energía eólica depende directamente de los caprichos del clima. Y para utilizar ruedas hidráulicas, era necesario construir fábricas a lo largo de las orillas de los ríos, lo que no siempre es conveniente o práctico. Y la efectividad de ambos fue extremadamente baja. Se necesitaba un motor fundamentalmente nuevo, fácilmente manejable y carente de estas desventajas.

Historia de la invención y mejora de las máquinas de vapor.

La creación de una máquina de vapor es el resultado de muchas reflexiones, éxitos y decepciones de muchos científicos.

El comienzo del camino

Los primeros proyectos aislados no eran más que curiosidades interesantes. Por ejemplo, Arquímedes diseñó una pistola de vapor, Garza de Alejandría Usó energía de vapor para abrir las puertas de los templos antiguos. Y los investigadores encuentran notas sobre el uso práctico de la energía del vapor para impulsar otros mecanismos en proceso. Leonardo da Vinci.

Veamos los proyectos más importantes sobre este tema.

En el siglo XVI, el ingeniero árabe Taghi al Din desarrolló el diseño de una primitiva turbina de vapor. Sin embargo, no tuvo aplicación práctica debido a la fuerte dispersión del chorro de vapor suministrado a las palas de la rueda de la turbina.

Volvamos a la Francia medieval. El físico y talentoso inventor Denis Papin, después de muchos proyectos fallidos, se decidió por el siguiente diseño: se llenó un cilindro vertical con agua, encima del cual se instaló un pistón.

Se calentó el cilindro, el agua hirvió y se evaporó. El vapor en expansión levantó el pistón. Se fijaba en el punto más alto de la subida y se esperaba que el cilindro se enfriara y se condensara el vapor. Después de que el vapor se condensara, se formó un vacío en el cilindro. El pistón, liberado de su sujeción, se precipitó al vacío bajo la influencia de la presión atmosférica. Fue esta caída del pistón la que se suponía que se utilizaría como carrera de trabajo.

Entonces, la carrera útil del pistón fue causada por la formación de un vacío debido a la condensación del vapor y la presión externa (atmosférica).

Porque la máquina de vapor de Papen Como la mayoría de los proyectos posteriores, se denominaron máquinas atmosféricas de vapor.

Este diseño tenía un inconveniente muy importante: No se proporcionó la repetibilidad del ciclo. A Denis se le ocurre la idea de producir vapor no en un cilindro, sino por separado en una caldera de vapor.

Denis Papin entró en la historia de la creación de máquinas de vapor como el inventor de una pieza muy importante: la caldera de vapor.

Y desde que se empezó a producir vapor fuera del cilindro, el propio motor se convirtió en un motor de combustión externa. Pero debido a la falta de un mecanismo de distribución que garantice un funcionamiento ininterrumpido, estos proyectos casi no encontraron aplicación práctica.

Una nueva etapa en el desarrollo de las máquinas de vapor.

Durante unos 50 años se utilizó para bombear agua de las minas de carbón. Bomba de vapor Thomas Newcomen. Repetía en gran medida diseños anteriores, pero contenía novedades muy importantes: una tubería para eliminar el vapor condensado y una válvula de seguridad para liberar el exceso de vapor.

Su principal desventaja era que el cilindro debía calentarse antes de la inyección de vapor o enfriarse antes de condensarse. Pero la necesidad de tales motores era tan grande que, a pesar de su evidente ineficiencia, las últimas copias de estas máquinas sirvieron hasta 1930.

En 1765 El mecánico inglés James Watt, habiendo comenzado a mejorar la máquina de Newcomen, separó el condensador del cilindro de vapor.

Se hizo posible mantener el cilindro constantemente calentado. La eficiencia de la máquina aumentó inmediatamente. En los años siguientes, Watt mejoraría significativamente su modelo, equipándolo con un dispositivo para suministrar vapor en un lado o en el otro.

Se hizo posible utilizar esta máquina no solo como bomba, sino también para accionar varias máquinas. Watt recibió una patente por su invento: una máquina de vapor continua. Comienza la producción en masa de estas máquinas.

A principios del siglo XIX, en Inglaterra funcionaban más de 320 vatios de máquinas de vapor. Otros países europeos comenzaron a comprarlos. Esto contribuyó a un aumento significativo de la producción industrial en muchas industrias tanto en la propia Inglaterra como en los países vecinos.

Veinte años antes que Watt, el mecánico de Altai Ivan Ivanovich Polzunov estaba trabajando en un proyecto de máquina de vapor en Rusia.

La dirección de la fábrica le invitó a construir una unidad que accionaría el ventilador del horno de fundición.

La máquina que construyó era de dos cilindros y garantizaba el funcionamiento continuo del dispositivo conectado a ella.

Después de funcionar con éxito durante más de un mes y medio, la caldera tenía una fuga. El propio Polzunov ya no estaba vivo en ese momento. El auto no fue reparado. Y la maravillosa creación del solitario inventor ruso quedó en el olvido.

Debido al atraso de Rusia en ese momento. el mundo se enteró de la invención de I. I. Polzunov con gran retraso...

Entonces, para operar una máquina de vapor, es necesario que el vapor producido por la caldera de vapor se expanda y presione el pistón o las palas de la turbina. Y luego su movimiento se transmitía a otras partes mecánicas.

El uso de máquinas de vapor en el transporte.

A pesar de que la eficiencia de las máquinas de vapor de esa época no superaba el 5%, a finales del siglo XVIII comenzaron a utilizarse activamente en la agricultura y el transporte:

• aparece en Francia un coche propulsado por vapor;
• en Estados Unidos comienza a operar un barco entre las ciudades de Filadelfia y Burlington;
• en Inglaterra se demostró una locomotora de vapor;
• Un campesino ruso de la provincia de Saratov patentó un tractor de orugas de 20 caballos de fuerza que él mismo construyó. Con.;
• Se hicieron varios intentos para construir un avión con una máquina de vapor, pero, desafortunadamente, la baja potencia de estas unidades, junto con el gran peso del avión, hicieron que estos intentos no tuvieran éxito.

A finales del siglo XIX, las máquinas de vapor, que habían desempeñado su papel en el progreso técnico de la sociedad, dieron paso a los motores eléctricos.

Dispositivos de vapor en el siglo XXI.

Con la llegada de nuevas fuentes de energía en los siglos XX y XXI, surge nuevamente la necesidad de utilizar la energía del vapor. Las turbinas de vapor se están convirtiendo en una parte integral de las centrales nucleares. El vapor que los impulsa se obtiene del combustible nuclear.

Estas turbinas también se utilizan ampliamente en centrales térmicas de condensación.

En varios países se están realizando experimentos para producir vapor utilizando energía solar.

Tampoco se han olvidado las máquinas de vapor de pistón. En zonas montañosas como locomotora. Todavía se utilizan locomotoras de vapor.

Estos trabajadores confiables son más seguros y más baratos. No necesitan líneas eléctricas y siempre tienen a mano combustible (madera y carbón barato).

Las tecnologías modernas permiten capturar hasta el 95% de las emisiones atmosféricas y aumentar la eficiencia al 21%, por lo que la gente ha decidido no desprenderse de ellas por ahora y está trabajando en una nueva generación de locomotoras de vapor.

Si este mensaje te fue útil, estaré encantado de verte.

Inició su expansión a principios del siglo XIX. Y ya en ese momento se construyeron no solo grandes unidades con fines industriales, sino también decorativas. La mayoría de sus clientes eran nobles ricos que querían divertirse ellos y sus hijos. Después de que las unidades de vapor se convirtieron en parte de la sociedad, los motores decorativos comenzaron a utilizarse en universidades y escuelas como modelos educativos.

Máquinas de vapor de los tiempos modernos.

A principios del siglo XX, la relevancia de las máquinas de vapor comenzó a decaer. Una de las pocas empresas que continuó produciendo minimotores decorativos fue la empresa británica Mamod, que aún hoy permite adquirir una muestra de este tipo de equipo. Pero el coste de estas máquinas de vapor supera con creces las doscientas libras esterlinas, lo que no es poco para una chuchería de un par de noches. Además, para aquellos a quienes les gusta montar todo tipo de mecanismos por su cuenta, es mucho más interesante crear una simple máquina de vapor con sus propias manos.

Muy simple. El fuego calienta una olla con agua. Bajo la influencia de la temperatura, el agua se convierte en vapor, que empuja el pistón. Mientras haya agua en el recipiente, el volante conectado al pistón girará. Este es un diagrama estándar de la estructura de una máquina de vapor. Pero puedes montar un modelo con una configuración completamente diferente.

Bueno, pasemos de la parte teórica a cosas más interesantes. Si está interesado en hacer algo con sus propias manos y le sorprenden máquinas tan exóticas, entonces este artículo es para usted, en el que estaremos encantados de hablarle sobre varias formas de montar una máquina de vapor con la suya propia. manos. Al mismo tiempo, el proceso de creación de un mecanismo en sí mismo produce tanta alegría como su lanzamiento.

Método 1: Mini motor de vapor de bricolaje

Vamos a empezar. Montemos la máquina de vapor más simple con nuestras propias manos. No se necesitan dibujos, herramientas complejas ni conocimientos especiales.

Para empezar, lo tomamos de cualquier bebida. Córtale el tercio inferior. Dado que el resultado serán bordes afilados, deben doblarse hacia adentro con unos alicates. Esto lo hacemos con cuidado para no cortarnos. Dado que la mayoría de las latas de aluminio tienen un fondo cóncavo, es necesario nivelarlo. Basta con presionarlo firmemente con el dedo sobre alguna superficie dura.

A una distancia de 1,5 cm desde el borde superior del "vidrio" resultante, es necesario hacer dos agujeros uno frente al otro. Es recomendable utilizar para ello una perforadora, ya que es necesario que tengan al menos 3 mm de diámetro. Coloca una vela decorativa en el fondo del frasco. Ahora tomamos papel de aluminio normal, lo arrugamos y luego envolvemos nuestro mini-quemador por todos lados.

Mini boquillas

A continuación, es necesario coger un trozo de tubo de cobre de 15-20 cm de largo, es importante que sea hueco por dentro, ya que este será nuestro principal mecanismo para poner en movimiento la estructura. La parte central del tubo se enrolla alrededor del lápiz 2 o 3 veces para formar una pequeña espiral.

Ahora debe colocar este elemento de modo que el lugar curvo quede directamente encima de la mecha de la vela. Para ello, le damos al tubo la forma de la letra “M”. Al mismo tiempo sacamos las zonas que bajan por los agujeros realizados en el tarro. Así, el tubo de cobre se fija rígidamente sobre la mecha y sus bordes actúan como una especie de boquilla. Para que la estructura gire, es necesario doblar los extremos opuestos del "elemento M" 90 grados en diferentes direcciones. El diseño de la máquina de vapor está listo.

Arranque del motor

El frasco se coloca en un recipiente con agua. En este caso, es necesario que los bordes del tubo queden debajo de su superficie. Si las boquillas no son lo suficientemente largas, puedes agregar un pequeño peso al fondo del frasco. Pero tenga cuidado de no ahogar todo el motor.

Ahora necesitas llenar el tubo con agua. Para hacer esto, puede sumergir un extremo en el agua y aspirar aire con el otro como a través de una pajita. Bajamos el frasco al agua. Enciende la mecha de la vela. Después de un tiempo, el agua de la espiral se convertirá en vapor que, bajo presión, saldrá volando por los extremos opuestos de las boquillas. El frasco comenzará a girar en el recipiente con bastante rapidez. Así construimos nuestra propia máquina de vapor. Como puedes ver, todo es sencillo.

Modelo de máquina de vapor para adultos.

Ahora compliquemos la tarea. Montemos una máquina de vapor más seria con nuestras propias manos. Primero necesitas tomar una lata de pintura. Debes asegurarte de que esté absolutamente limpio. En la pared, a 2-3 cm del fondo, se corta un rectángulo de 15 x 5 cm. El lado largo se coloca paralelo al fondo del frasco. Recortamos un trozo de malla metálica con un área de 12 x 24 cm. Medimos 6 cm desde ambos extremos del lado largo. Doblamos estos tramos en un ángulo de 90 grados. Obtenemos una pequeña “mesa plataforma” de 12 x 12 cm de superficie con patas de 6 cm. Instalamos la estructura resultante en el fondo del tarro.

Es necesario hacer varios agujeros alrededor del perímetro de la tapa y colocarlos en forma de semicírculo a lo largo de la mitad de la tapa. Es aconsejable que los orificios tengan un diámetro de aproximadamente 1 cm. Esto es necesario para asegurar una correcta ventilación del espacio interno. Una máquina de vapor no puede funcionar bien a menos que se suministre suficiente aire a la fuente del incendio.

Elemento principal

Hacemos una espiral a partir de un tubo de cobre. Debe tomar unos 6 metros de tubo de cobre blando con un diámetro de 1/4 de pulgada (0,64 cm). Medimos 30 cm desde un extremo. A partir de este punto es necesario hacer cinco vueltas de la espiral con un diámetro de 12 cm cada una. El resto del tubo se dobla en 15 anillos de 8 cm de diámetro, por lo que en el otro extremo deben quedar 20 cm de tubo libre.

Ambos cables pasan a través de orificios de ventilación en la tapa del frasco. Si resulta que la longitud de la sección recta no es suficiente para esto, puede enderezar una vuelta de la espiral. El carbón se coloca sobre una plataforma preinstalada. En este caso, la espiral debe colocarse justo encima de esta plataforma. El carbón se coloca cuidadosamente entre sus vueltas. Ahora se puede cerrar el frasco. Como resultado, obtuvimos una cámara de combustión que alimentará el motor. La máquina de vapor está casi hecha a mano. Dejó un poco.

Contenedor de agua

Ahora necesitas coger otra lata de pintura, pero de menor tamaño. Se perfora un agujero con un diámetro de 1 cm en el centro de su tapa. Se hacen dos agujeros más en el costado del frasco, uno casi en el fondo y el segundo arriba, cerca de la tapa.

Tome dos costras, en el centro de las cuales se hace un agujero del diámetro de un tubo de cobre. Se insertan 25 cm de tubo de plástico en un corcho y 10 cm en el otro, de modo que su borde apenas sobresalga de los tapones. Se inserta un korok con un tubo largo en el orificio inferior de un frasco pequeño y un tubo más corto en el orificio superior. Colocamos la lata más pequeña sobre la lata de pintura más grande de manera que el agujero del fondo quede en el lado opuesto a los conductos de ventilación de la lata grande.

Resultado

El resultado debería ser el siguiente diseño. Se vierte agua en un frasco pequeño, que fluye a través de un agujero en el fondo hacia un tubo de cobre. Debajo de la espiral se enciende un fuego que calienta el recipiente de cobre. El vapor caliente sube por el tubo.

Para completar el mecanismo, es necesario colocar un pistón y un volante en el extremo superior del tubo de cobre. Como resultado, la energía térmica de la combustión se convertirá en fuerzas mecánicas de rotación de la rueda. Hay una gran cantidad de esquemas diferentes para crear un motor de combustión externa de este tipo, pero en todos ellos siempre intervienen dos elementos: fuego y agua.

Además de este diseño, puedes montar uno de vapor, pero este es el material para un artículo completamente separado.

En la mente de la mayoría de las personas en la era de los teléfonos inteligentes, los coches propulsados ​​por vapor son algo arcaico que nos hace sonreír. Las páginas de vapor en la historia de la industria automotriz fueron muy brillantes y sin ellas es difícil imaginar el transporte moderno en general. Por mucho que los escépticos de la legislación, así como los lobbystas petroleros de diferentes países, intentaron limitar el desarrollo del automóvil de vapor, lo consiguieron sólo temporalmente. Después de todo, un coche de vapor es como la Esfinge. La idea de un automóvil de vapor (es decir, propulsado por un motor de combustión externa) sigue siendo relevante hoy en día.

En la mente de la mayoría de las personas en la era de los teléfonos inteligentes, los coches propulsados ​​por vapor son algo arcaico que nos hace sonreír.

Entonces, en 1865, Inglaterra introdujo una prohibición sobre el movimiento de vagones de vapor autopropulsados ​​​​de alta velocidad. Se les prohibió circular por la ciudad a más de 3 km/h y no soltar nubes de vapor para no asustar a los caballos enganchados a los carruajes normales. El golpe más grave y tangible a los camiones de vapor lo asestó ya en 1933 la ley sobre el impuesto a los vehículos pesados. Sólo en 1934, cuando se redujeron los derechos sobre la importación de productos derivados del petróleo, se vislumbró en el horizonte la victoria de los motores de gasolina y diésel sobre los motores de vapor.

Sólo Inglaterra podía permitirse el lujo de burlarse del progreso con tanta elegancia y calma. En Estados Unidos, Francia e Italia, el ambiente de inventores entusiastas estaba literalmente lleno de ideas y el coche de vapor adquirió nuevas formas y características. Aunque los inventos ingleses contribuyeron significativamente al desarrollo de los vehículos de vapor, las leyes y los prejuicios de las autoridades no les permitieron participar plenamente en la batalla con los motores de combustión interna. Pero hablemos de todo en orden.

Referencia prehistórica

La historia del desarrollo del automóvil de vapor está indisolublemente ligada a la historia del surgimiento y mejora de la máquina de vapor. Cuando en el siglo I d.C. mi. Heron de Alejandría propuso su idea de hacer que el vapor hiciera girar una bola de metal, pero su idea fue tratada como nada más que divertida. Si fueron otras ideas las que preocuparon más a los inventores, el primero en poner una caldera de vapor sobre ruedas fue el monje Ferdinand Verbst. En 1672. Su “juguete” también fue tratado como divertido. Pero los siguientes cuarenta años no fueron en vano para la historia de la máquina de vapor.

El diseño del carruaje autopropulsado de Isaac Newton (1680), el aparato contra incendios del mecánico Thomas Savery (1698) y la máquina atmosférica de Thomas Newcomen (1712) demostraron el enorme potencial del uso del vapor para realizar trabajos mecánicos. Al principio, las máquinas de vapor bombeaban agua de las minas y levantaban cargas, pero a mediados del siglo XVIII ya existían varios cientos de instalaciones de vapor de este tipo en empresas de Inglaterra.

¿Qué es una máquina de vapor? ¿Cómo puede el vapor mover ruedas? El principio de funcionamiento de la máquina de vapor es sencillo. El agua se calienta en un tanque cerrado hasta obtener el estado de vapor. El vapor se descarga a través de tubos en un cilindro cerrado y se expulsa mediante un pistón. A través de una biela intermedia, este movimiento de traslación se transmite al eje del volante.

Este diagrama principal del funcionamiento de una caldera de vapor en la práctica tenía importantes inconvenientes.

La primera porción de vapor estalló en nubes y el pistón enfriado, por su propio peso, cayó para el siguiente golpe. Este diagrama principal del funcionamiento de una caldera de vapor en la práctica tenía importantes inconvenientes. La falta de un sistema de regulación de la presión del vapor provocaba a menudo la explosión de la caldera. Poner la caldera en condiciones de funcionamiento requirió mucho tiempo y combustible. El constante reabastecimiento de combustible y el gigantesco tamaño de la planta de vapor solo aumentaron la lista de sus deficiencias.

James Watt propuso una nueva máquina en 1765. Dirigió el vapor exprimido por el pistón a una cámara de condensación adicional y eliminó la necesidad de agregar agua constantemente a la caldera. Finalmente, en 1784, resolvió el problema de cómo redistribuir el movimiento del vapor para que empujara el pistón en ambas direcciones. Gracias al carrete que creó, la máquina de vapor podía funcionar sin interrupciones entre carreras. Este principio de una máquina térmica de doble efecto formó la base de la mayor parte de la tecnología de vapor.

Muchas personas inteligentes trabajaron en la creación de máquinas de vapor. Al fin y al cabo, se trata de una forma sencilla y económica de obtener energía prácticamente de la nada.

Una breve excursión a la historia de los coches de vapor.

Sin embargo, no importa cuán grandiosos fueran los éxitos de los británicos en el campo, el primero en poner una máquina de vapor sobre ruedas fue el francés Nicolas Joseph Cugnot.

El primer coche de vapor de Cugno

Su coche apareció en las carreteras en 1765. La velocidad del cochecito fue récord: 9,5 km/h. En él, el inventor preparó cuatro asientos para pasajeros, que podían viajar a una velocidad media de 3,5 km/h. Este éxito le pareció insuficiente al inventor.

La necesidad de parar para repostar agua y encender un nuevo fuego cada kilómetro de recorrido no era un inconveniente importante, sino sólo el estado de la técnica de la época.

Decidió inventar un tractor de cañón. Así nació un carro de tres ruedas con una enorme caldera delante. La necesidad de detenerse para repostar agua y encender un nuevo fuego cada kilómetro de recorrido no era un inconveniente importante, sino sólo el estado de la técnica de la época.

El siguiente modelo de Cugno, de 1770, pesaba alrededor de una tonelada y media. El nuevo carro podía transportar unas dos toneladas de carga a una velocidad de 7 km/h.

El maestro Cugno estaba más interesado en la idea de crear una máquina de vapor de alta presión. Ni siquiera le preocupaba que la caldera pudiera explotar. Fue Cunho a quien se le ocurrió la idea de colocar el hogar debajo de la caldera y llevar consigo el “fuego”. Además, su "carro" se puede llamar con razón el primer camión. La renuncia del patrón y una serie de revoluciones no le dieron al maestro la oportunidad de desarrollar el modelo hasta convertirlo en un camión completo.

Oliver Evans autodidacta y su anfibio

La idea de crear máquinas de vapor tenía proporciones universales. En los estados norteamericanos, el inventor Oliver Evans creó unas cincuenta instalaciones de vapor basadas en la máquina de Watt. Intentando reducir el tamaño de la instalación de James Watt, diseñó máquinas de vapor para molinos harineros. Sin embargo, Oliver Evans ganó fama mundial por su coche de vapor anfibio. En 1789, su primer automóvil en los Estados Unidos pasó con éxito las pruebas en tierra y agua.

En su anfibio, que se puede llamar el prototipo de vehículo todo terreno, Evans instaló una máquina con una presión de vapor de diez atmósferas.

El coche-lancha de nueve metros pesaba unas 15 toneladas. La máquina de vapor impulsaba las ruedas traseras y la hélice. Por cierto, Oliver Evans también apoyó la creación de una máquina de vapor de alta presión. En su anfibio, que se puede llamar el prototipo de vehículo todo terreno, Evans instaló una máquina con una presión de vapor de diez atmósferas.

Si los inventores de los siglos XVIII y XIX tuvieran la tecnología del siglo XXI a su alcance, ¿te imaginas cuánta tecnología se les ocurriría? ¡Y qué tecnología!

Siglo XX y 204 km/h en un coche de vapor Stanley

¡Sí! El siglo XVIII dio un poderoso impulso al desarrollo del transporte a vapor. Numerosos y variados diseños de vagones de vapor autopropulsados ​​comenzaron a diluir cada vez más el transporte tirado por caballos en las carreteras de Europa y América. A principios del siglo XX, los coches de vapor se habían extendido significativamente y se habían convertido en un símbolo familiar de su época. Como la fotografía.

El siglo XVIII dio un poderoso impulso al desarrollo del transporte a vapor.

Fue su empresa fotográfica la que vendieron los hermanos Stanley cuando, en 1897, decidieron dedicarse seriamente a la producción de coches de vapor en Estados Unidos. Crearon coches de vapor que se vendieron muy bien. Pero esto no les bastó para cumplir sus ambiciosos planes. Después de todo, eran sólo uno de muchos fabricantes de automóviles similares. Así fue hasta que diseñaron su “cohete”.

Fue su empresa fotográfica la que vendieron los hermanos Stanley cuando, en 1897, decidieron dedicarse seriamente a la producción de coches de vapor en Estados Unidos.

Por supuesto, los coches Stanley tenían fama de ser coches fiables. La unidad de vapor estaba ubicada en la parte trasera y la caldera se calentaba con sopletes de gasolina o queroseno. El volante de un motor de dos cilindros y vapor de doble efecto gira hacia el eje trasero mediante una transmisión por cadena. No hubo casos de explosiones de calderas en Stanley Steamer. Pero necesitaban una sensación.

Por supuesto, los coches Stanley tenían fama de ser coches fiables.

Con su “cohete” causaron sensación en todo el mundo. ¡205,4 kilómetros por hora en 1906! ¡Nunca nadie había conducido tan rápido! Un automóvil con motor de combustión interna batió este récord solo 5 años después. El "Rocket" de madera contrachapada de Stanley marcó la forma de los coches de carreras durante muchos años. Pero después de 1917, Stanley Steamer se sintió cada vez más frustrado por la competencia del Ford T barato y renunció.

Coches de vapor únicos de los hermanos Doble

Esta famosa familia logró ofrecer una resistencia decente a los motores de gasolina hasta principios de los años 30 del siglo XX. No construyeron autos para récords. Los hermanos realmente amaban sus coches de vapor. De lo contrario, ¿de qué otra manera explicar el radiador de panal y el botón de encendido que inventaron? Sus modelos no parecían locomotoras pequeñas.

Los hermanos Abner y John revolucionaron el transporte a vapor.

Los hermanos Abner y John revolucionaron el transporte a vapor. Su coche no necesitó calentarse durante 10 a 20 minutos para ponerse en marcha. El botón de encendido bombeaba queroseno desde el carburador a la cámara de combustión. Llegó allí después de encender con una bujía. El agua se calentó en cuestión de segundos, y después de un minuto y medio el vapor creó la presión necesaria y se pudo ir.

El vapor de escape se enviaba a un radiador para su condensación y preparación para ciclos posteriores. Por lo tanto, para recorrer sin problemas 2.000 km, los coches Doblov sólo necesitaban noventa litros de agua en el sistema y unos pocos litros de queroseno. ¡Nadie podría ofrecer tal eficiencia! Quizás fue en el Salón del Automóvil de Detroit de 1917 cuando los Stanley conocieron el modelo de los hermanos Doble y comenzaron a reducir su producción.

El Modelo E se convirtió en el coche más lujoso de la segunda mitad de los años 20 y la última versión del coche de vapor Doblov. El interior de cuero, la madera pulida y los elementos de hueso de elefante deleitaron a los propietarios adinerados del interior del vehículo. En una cabina así se podría disfrutar del kilometraje a velocidades de hasta 160 km/h. Sólo 25 segundos separaron el momento del encendido del momento del arranque. ¡Un coche de 1,2 toneladas tardó otros 10 segundos en acelerar a 120 km/h!

Todas estas cualidades de velocidad estaban integradas en un motor de cuatro cilindros. Dos pistones expulsaban vapor a alta presión de 140 atmósferas, y los otros dos enviaban vapor enfriado a baja presión a un condensador-radiador en forma de panal. Pero en la primera mitad de los años 30 estas bellezas de los hermanos Doble dejaron de producirse.

camiones de vapor

Sin embargo, no hay que olvidar que la tracción a vapor también se estaba desarrollando rápidamente en el transporte de mercancías. Fue en las ciudades donde los coches de vapor provocaron alergias entre los snobs. Pero la carga debe entregarse en cualquier condición meteorológica y no sólo dentro de la ciudad. ¿Qué pasa con los autobuses interurbanos y el equipamiento militar? Allí no te saldrás con la tuya con coches pequeños.

El transporte de mercancías tiene una ventaja importante sobre el transporte de pasajeros: sus dimensiones.

El transporte de mercancías tiene una ventaja importante sobre el transporte de pasajeros: sus dimensiones. Le permiten colocar potentes centrales eléctricas en cualquier lugar del automóvil. Además, esto sólo aumentará la capacidad de carga y la permeabilidad. En cuanto a cómo se verá el camión, la gente no siempre le prestó atención.

Entre los camiones de vapor, me gustaría destacar el Sentinel inglés y el NAMI soviético. Por supuesto, hubo muchos otros, por ejemplo Foden, Fowler, Yorkshire. Pero fueron Sentinel y NAMI los más duraderos y se produjeron hasta finales de los años 50 del siglo pasado. Podrían funcionar con cualquier combustible sólido: carbón, madera, turba. El carácter “omnívoro” de estos camiones de vapor los excluyó de la influencia de los precios de los productos petrolíferos y también permitió su uso en lugares de difícil acceso.

Sentinel muy trabajador con acento inglés.

Estos dos camiones se diferencian no sólo por el país de fabricación. Los principios de ubicación de los generadores de vapor también eran diferentes. Los centinelas se caracterizan por la ubicación superior e inferior de las máquinas de vapor en relación con la caldera. Cuando se colocaba en la parte superior, el generador de vapor suministraba vapor caliente directamente a la cámara del motor, que estaba conectada a los ejes mediante un sistema de ejes cardán. Cuando la máquina de vapor estaba situada en la parte inferior, es decir, sobre el chasis, la caldera calentaba el agua y suministraba vapor a la máquina a través de tubos, lo que garantizaba pérdidas de temperatura.

Los centinelas se caracterizan por la ubicación superior e inferior de las máquinas de vapor en relación con la caldera.

La presencia de una transmisión por cadena desde el volante de la máquina de vapor hasta los cardanes era típica de ambos tipos. Esto permitió a los diseñadores unificar la producción de Sentinels según el cliente. Para países cálidos como la India, los camiones de vapor se producían con una caldera y un motor inferiores separados. Para países con inviernos fríos, con el tipo combinado superior.

Para países cálidos como la India, los camiones de vapor se producían con una caldera y un motor inferiores separados.

Estos camiones utilizaron muchas tecnologías probadas. Correderas y válvulas de distribución de vapor, motores de simple y doble efecto, de alta o baja presión, con o sin caja reductora. Sin embargo, esto no alargó la vida de los camiones de vapor ingleses. Aunque se produjeron hasta finales de los años 50 del siglo XX e incluso estuvieron en servicio militar antes y durante la Segunda Guerra Mundial, todavía eran voluminosas y recordaban algo a las locomotoras de vapor. Y como no había personas interesadas en su modernización radical, su suerte estaba echada.

Aunque se produjeron hasta finales de los años 50 del siglo XX e incluso estuvieron en servicio militar antes y durante la Segunda Guerra Mundial, todavía eran voluminosas y recordaban algo a las locomotoras de vapor.

A quién le importa qué, sino a nosotros – EE.UU.

Para reactivar la economía de la Unión Soviética devastada por la guerra, era necesario encontrar una manera de no desperdiciar los recursos petroleros, al menos en lugares de difícil acceso: en el norte del país y en Siberia. Los ingenieros soviéticos tuvieron la oportunidad de estudiar el diseño de la máquina de vapor de acción directa de cuatro cilindros montada en el techo del Sentinel y desarrollar su "respuesta a Chamberlain".

En los años 30, los institutos y oficinas de diseño rusos intentaron repetidamente crear un camión alternativo para la industria maderera.

En los años 30, los institutos y oficinas de diseño rusos intentaron repetidamente crear un camión alternativo para la industria maderera. Pero cada vez el asunto se detuvo en la etapa de prueba. Utilizando su propia experiencia y la oportunidad de estudiar los vehículos de vapor capturados, los ingenieros lograron convencer a los dirigentes del país de la necesidad de un camión de este tipo. Además, la gasolina cuesta 24 veces más que el carbón. Y no hace falta mencionar el coste de la leña en la taiga.

Un grupo de diseñadores liderados por Yu Shebalin simplificó al máximo la unidad de vapor en su conjunto. Combinaron un motor de cuatro cilindros y una caldera en una sola unidad y la colocaron entre la carrocería y la cabina. Instalamos esta instalación en el chasis del YaAZ (MAZ)-200 de serie. El trabajo del vapor y su condensación se combinaron en un ciclo cerrado. El suministro de lingotes de madera desde el búnker se realizó de forma automática.

Así nació NAMI-012, o más bien en los caminos forestales. Obviamente, el principio del suministro de combustible sólido al búnker y la ubicación de la máquina de vapor en un camión se tomaron prestados de la práctica de las plantas generadoras de gas.

El destino del dueño de los bosques – NAMI-012

Las características del camión de plataforma a vapor y transportador de madera nacional NAMI-012 fueron las siguientes

• Capacidad de carga – 6 toneladas
• Velocidad – 45 kmh
• La autonomía sin repostar es de 80 km, si fuera posible reponer el suministro de agua, entonces 150 km.
• Par a bajas velocidades: 240 kgm, casi 5 veces mayor que el del YaAZ-200 básico
• Una caldera con circulación natural creó una presión de 25 atmósferas y llevó el vapor a una temperatura de 420°C.
• Fue posible reponer el suministro de agua directamente desde el depósito mediante eyectores.
• La cabina totalmente metálica no tenía capó y estaba empujada hacia adelante.
• La velocidad se controlaba mediante el volumen de vapor en el motor usando la palanca de alimentación/corte. Con su ayuda, los cilindros se llenaron al 25/40/75%.
• Una marcha atrás y tres pedales de control.

Las graves desventajas del camión de vapor fueron el consumo de 400 kg de leña cada 100 km de recorrido y la necesidad de eliminar el agua de la caldera en climas fríos.

Las graves desventajas del camión de vapor fueron el consumo de 400 kg de leña cada 100 km de recorrido y la necesidad de eliminar el agua de la caldera en climas fríos. Pero la principal desventaja que estaba presente en la primera muestra era la mala capacidad de cross-country cuando estaba descargado. Luego resultó que el eje delantero estaba sobrecargado con la cabina y la unidad de vapor, en comparación con el eje trasero. Hicieron frente a esta tarea instalando una planta de energía de vapor modernizada en el YaAZ-214 con tracción total. Ahora la potencia del camión maderero NAMI-018 se ha aumentado a 125 caballos de fuerza.

Pero, al no tener tiempo de extenderse por todo el país, todos los camiones generadores de vapor fueron eliminados en la segunda mitad de los años 50 del siglo pasado.

Pero, al no tener tiempo de extenderse por todo el país, todos los camiones generadores de vapor fueron eliminados en la segunda mitad de los años 50 del siglo pasado. Sin embargo, junto con los generadores de gas. Debido a que el costo de conversión de los vehículos, el impacto económico y la facilidad de uso requerían mucha mano de obra y eran cuestionables en comparación con los camiones de gasolina y diésel. Además, en ese momento la producción de petróleo ya se estaba estableciendo en la Unión Soviética.

Un coche de vapor moderno, rápido y asequible.

No creas que la idea de un coche propulsado por vapor está olvidada para siempre. Actualmente hay un aumento significativo del interés por los motores alternativos a los motores de combustión interna que utilizan gasolina y diésel. Las reservas mundiales de petróleo no son ilimitadas. Sí, y el coste de los productos derivados del petróleo aumenta constantemente. Los diseñadores se esforzaron tanto en mejorar el motor de combustión interna que sus ideas casi llegaron a su límite.

Los coches eléctricos, de hidrógeno, de gasolina y de vapor han vuelto a ser temas candentes. ¡Hola, siglo XIX olvidado!

Actualmente existe un aumento significativo del interés por los motores alternativos a los motores de combustión interna que funcionan con gasolina y diésel.

Un ingeniero británico (¡otra vez Inglaterra!) demostró las nuevas capacidades de la máquina de vapor. Creó su Inspuración no sólo para demostrar la relevancia de los coches de vapor. Su creación está hecha para discos. 274 km/h: esta es la velocidad que aceleran doce calderas instaladas en un vehículo de 7,6 metros. Sólo 40 litros de agua son suficientes para que el gas licuado lleve la temperatura del vapor a 400°C en un instante. ¡Piénselo, a la historia le tomó 103 años batir el récord de velocidad de un automóvil propulsado por vapor establecido por el Rocket!

En un generador de vapor moderno, se puede utilizar carbón en polvo u otro combustible barato, por ejemplo, fueloil o gas licuado. Por eso los coches de vapor siempre han sido y serán populares.

Pero para que llegue un futuro respetuoso con el medio ambiente, es necesario superar la resistencia de los lobbystas petroleros.

Se instalaron máquinas de vapor que impulsaron la mayoría de las locomotoras de vapor desde principios del siglo XIX hasta la década de 1950. Me gustaría señalar que el principio de funcionamiento de estos motores siempre se ha mantenido sin cambios, a pesar de los cambios en su diseño y dimensiones.

La ilustración animada muestra el principio de funcionamiento de una máquina de vapor.

Para generar el vapor suministrado al motor se utilizaron calderas que utilizaban tanto madera como carbón y combustible líquido.

Primera medida

El vapor de la caldera ingresa a la cámara de vapor, desde donde ingresa a la parte superior (frontal) del cilindro a través de una válvula de compuerta de vapor (indicada en azul). La presión creada por el vapor empuja el pistón hacia BDC. A medida que el pistón se mueve del PMS al PMI, la rueda realiza media revolución.

Liberar

Al final del movimiento del pistón hacia el BDC, la válvula de vapor se mueve y libera el vapor restante a través de un puerto de salida ubicado debajo de la válvula. El vapor restante se escapa, creando el sonido característico de las máquinas de vapor.

Segunda medida

Al mismo tiempo, mover la válvula para liberar el vapor residual abre la entrada de vapor a la parte inferior (trasera) del cilindro. La presión creada por el vapor en el cilindro obliga al pistón a moverse hacia el PMS. En este momento, la rueda hace otra media revolución.

Liberar

Al final del movimiento del pistón hasta el PMS, el vapor restante se libera a través del mismo puerto de escape.

El ciclo se repite nuevamente.

La máquina de vapor tiene un llamado punto muerto al final de cada carrera a medida que la válvula pasa de la carrera de expansión a la carrera de escape. Por este motivo, cada máquina de vapor tiene dos cilindros, lo que permite arrancar el motor desde cualquier posición.

Hace exactamente 212 años, el 24 de diciembre de 1801, en la pequeña ciudad inglesa de Camborne, el mecánico Richard Trevithick mostró al público el primer automóvil a vapor, Dog Carts. Hoy en día, este evento podría clasificarse fácilmente como notable, pero insignificante, especialmente porque la máquina de vapor se conocía antes e incluso se usaba en vehículos (aunque llamarlos automóviles sería exagerar)... Pero esto es lo interesante: Es ahora cuando el progreso tecnológico ha dado lugar a una situación que recuerda sorprendentemente a la época de la gran “batalla” del vapor y la gasolina a principios del siglo XIX. Sólo las baterías, el hidrógeno y los biocombustibles tendrán que luchar. ¿Quieres saber cómo termina todo y quién gana? No daré ninguna pista. Déjame darte una pista: la tecnología no tiene nada que ver con eso...

1. La locura por las máquinas de vapor ha pasado y ha llegado el momento de los motores de combustión interna. Por si acaso, repito: en 1801, por las calles de Camborne circulaba un carruaje de cuatro ruedas, capaz de transportar a ocho pasajeros con relativa comodidad y lentitud. El coche estaba propulsado por una máquina de vapor de un solo cilindro y alimentado por carbón. La creación de vehículos de vapor se inició con entusiasmo y ya en los años 20 del siglo XIX los ómnibus de vapor de pasajeros transportaban pasajeros a velocidades de hasta 30 km/h, y el kilometraje medio entre reparaciones alcanzaba los 2,5 a 3 mil km.

Ahora comparemos esta información con otras. En el mismo 1801, el francés Philippe Le Bon recibió una patente para el diseño de un motor de combustión interna de pistón que funcionaba con gas de iluminación. Sucedió que tres años después murió Lebón y otros tuvieron que desarrollar las soluciones técnicas que él proponía. No fue hasta 1860 que el ingeniero belga Jean Etienne Lenoir montó un motor de gasolina con encendido por chispa eléctrica y llevó su diseño al punto de ser apto para su instalación en un vehículo.

Entonces, la máquina de vapor del automóvil y el motor de combustión interna tienen prácticamente la misma edad. La eficiencia de una máquina de vapor de ese diseño en aquellos años era de aproximadamente el 10%. La eficiencia del motor Lenoir era sólo del 4%. Sólo 22 años después, en 1882, August Otto lo mejoró tanto que la eficiencia del ahora motor de gasolina alcanzó... hasta el 15%.

2. La tracción a vapor es sólo un breve momento en la historia del progreso. A partir de 1801, la historia del transporte a vapor continuó activamente durante casi 159 años. En 1960 (!) todavía se fabricaban en Estados Unidos autobuses y camiones con motor de vapor. Las máquinas de vapor mejoraron significativamente durante este tiempo. En 1900, el 50% del parque automovilístico de Estados Unidos funcionaba con vapor. Ya en esos años surgió la competencia entre el vapor, la gasolina y - ¡atención! - carros eléctricos. Después del éxito de mercado del Modelo T de Ford y la aparente derrota de la máquina de vapor, en los años 20 del siglo pasado se produjo un nuevo aumento en la popularidad de los automóviles de vapor: el costo del combustible para ellos (fuel oil, queroseno) era significativamente menor. que el costo de la gasolina.

Hasta 1927, la empresa Stanley producía aproximadamente mil vagones de vapor al año. En Inglaterra, los camiones de vapor compitieron con éxito con los camiones de gasolina hasta 1933 y perdieron sólo porque las autoridades introdujeron un impuesto al transporte de mercancías pesadas y redujeron los aranceles a la importación de productos derivados del petróleo líquidos de los Estados Unidos.

3. La máquina de vapor es ineficiente y antieconómica. Sí, alguna vez fue así. Una máquina de vapor "clásica", que libera vapor residual a la atmósfera, tiene una eficiencia de no más del 8%. Sin embargo, una máquina de vapor con condensador y una trayectoria de flujo perfilada tiene una eficiencia de hasta el 25-30%. La turbina de vapor proporciona entre el 30% y el 42%. Las plantas de ciclo combinado, en las que se utilizan turbinas de gas y de vapor en conjunto, tienen una eficiencia de hasta el 55-65%. Esta última circunstancia llevó a los ingenieros de BMW a comenzar a explorar opciones para utilizar este esquema en los automóviles. Por cierto, la eficiencia de los motores de gasolina modernos es del 34%.

El coste de fabricación de una máquina de vapor siempre ha sido menor que el coste de los motores de carburador y diésel de la misma potencia. El consumo de combustible líquido en las nuevas máquinas de vapor, que funcionan en ciclo cerrado con vapor sobrecalentado (seco) y están equipadas con modernos sistemas de lubricación, cojinetes de alta calidad y sistemas electrónicos de control del ciclo de funcionamiento, es sólo el 40% del nivel anterior.

4. La máquina de vapor arranca lentamente. Y eso fue una vez... Incluso los autos de producción de Stanley “separaron a las parejas” durante 10 a 20 minutos. La mejora del diseño de la caldera y la introducción del modo de calefacción en cascada permitieron reducir el tiempo de preparación a 40-60 segundos.

5. El vagón de vapor es demasiado pausado. Esto está mal. El récord de velocidad de 1906 (205,44 km/h) pertenece a un coche de vapor. En aquellos años, los coches con motor de gasolina no podían circular tan rápido. En 1985, un coche de vapor circulaba a una velocidad de 234,33 km/h. Y en 2009, un grupo de ingenieros británicos diseñó un "coche" de turbina de vapor con propulsión de vapor con una potencia de 360 ​​CV. s., que en la carrera pudo moverse a una velocidad media récord: 241,7 km/h.

6. Un vagón de vapor echa humo y es antiestético. Al observar dibujos antiguos que representan los primeros vagones de vapor, arrojando espesas nubes de humo y fuego de sus chimeneas (lo que, por cierto, indica la imperfección de las cámaras de combustión de las primeras "máquinas de vapor"), se comprende de dónde viene la persistente asociación de De donde procedía la máquina de vapor y el hollín.

En cuanto a la apariencia de los coches, esto, por supuesto, depende del nivel del diseñador. Difícilmente alguien diría que los coches de vapor de Abner Doble (EE.UU.) son feos. Al contrario, son elegantes incluso para los estándares modernos. Y además conducían de forma silenciosa, suave y rápida: hasta 130 km/h.

Es interesante que la investigación moderna en el campo del combustible de hidrógeno para motores de automóviles haya dado lugar a una serie de “ramas secundarias”: el hidrógeno como combustible para las máquinas de vapor de pistón clásicas y especialmente para las máquinas de turbina de vapor garantiza un absoluto respeto al medio ambiente. El “humo” de dicho motor es... vapor de agua.

7. La máquina de vapor es caprichosa. No es cierto. Es estructuralmente mucho más simple que un motor de combustión interna, lo que en sí mismo significa mayor confiabilidad y sencillez. La vida útil de las máquinas de vapor es de muchas decenas de miles de horas de funcionamiento continuo, lo que no es típico de otros tipos de motores. Sin embargo, el asunto no queda ahí. Debido a los principios de funcionamiento, una máquina de vapor no pierde eficiencia cuando disminuye la presión atmosférica. Por este motivo, los vehículos propulsados ​​por vapor son especialmente adecuados para su uso en zonas montañosas, en pasos de montaña difíciles.

Es interesante observar otra propiedad útil de la máquina de vapor, que, por cierto, es similar a un motor eléctrico de corriente continua. Una disminución en la velocidad del eje (por ejemplo, al aumentar la carga) provoca un aumento en el par. Debido a esta propiedad, los automóviles con motor de vapor no necesitan fundamentalmente cajas de cambios: los mecanismos en sí son muy complejos y, a veces, caprichosos.