Gőzkocsi (paromobil, mozdony) - gőzgépet ( külső égésű hőmotort ) használó autó , gőzhajók , gőzmozdonyok stb. mozognak ugyanazon a motoron .
Ferdinand Verbiest , a kínai jezsuita közösség tagja 1681-ben elkészült és 1687-ben Németországban kinyomtatott Astronomia Europea című kéziratában elmondja, hogy 1672 körül a kínai császárnak játéknak tervezett egy gőzkocsit, amely valószínűleg volt az első működő gőzjármű. Ebben a munkában Verbst először említette a " motor " kifejezést a jelenlegi értelmében. Egy szénbenzinkútnál az autó több mint egy órán keresztül mozoghatott. Mivel csak 65 cm (25,6 hüvelyk) volt, méretarányos modell volt, nem utasok, sofőrök vagy rakomány szállítására tervezték, és "autónak" nevezni nem teljesen pontos. Ennek ellenére ez volt az első olyan autó, amelyet házi készítésű motor hajthatott. Mivel akkoriban még nem ismerték a gőzgépet, Verbst az aeolipil elvet használta . A gőzt egy gömbölyű kazánban termelték ki, és egy csőből felülről távoztak, ahonnan egy egyszerű nyitott "gőzturbinához" (mint egy vízikerék ) vezették, amely a hátsó kerekeket hajtotta [1] .
A gyártásban használt első gőzgép a "tűzgép" volt, amelyet Thomas Savery angol szerelő tervezett 1698-ban.
Thomas Newcomen angol kovács 1712-ben bemutatta "atmoszférikus motorját". Ez a Savery gőzgépének fejlesztése volt , amelyben a Newcomen jelentősen csökkentette a gőz üzemi nyomását. Newcomen kísérletei arra, hogy a dugattyú oda-vissza mozgását a hajó lapátkerekének elforgatására használhassák, sikertelenek voltak. Newcomen érdeme azonban az, hogy az elsők között valósította meg a gőz felhasználásának ötletét a mechanikai munka megszerzésére. A Newcomen-féle gőzgépek széles körben elterjedtek: 1735-re már száznál is több volt belőlük csak Angliában. Oroszul a Severi szivattyú leírása 1738-ban jelent meg Georg Wolfgang Kraft akadémikus (1701-54) "Rövid útmutató az egyszerű és összetett gépek ismeretéhez" című könyvében, 1760-ban pedig Ivan Andreevich Schlatter könyvében. 1708-68) "Átfogó utasítás az érc üzlethez..." megjelent a Newcomen gőz-atmoszférikus gép első leírása. Ez a leírás nyilvánvalóan Leipold (1674-1727) vagy Belidor (francia Bernard Forest de Bélidor, 1698-1761) írásainak anyagán alapult , amely egy gépet írt le, amelyet az angol Potter 1721-1724-ben telepített a bányákba. Kelet- Poroszországban .
James Watt továbbfejlesztette a Newcomen gőzgépet . A Watt első jelentős fejlesztése, amelyet 1769-ben szabadalmaztattak, egy szigetelt kondenzációs kamra volt. Ő szigetelte a gőzhengert, 1782-ben pedig feltalálta a kettős működésű gépet. Kisebb fejlesztésekkel együtt ez a találmány lehetővé tette a gőzgép termelékenységének több mint négyszeres növelését [2] . Ráadásul az autó sokkal könnyebben kezelhetővé vált.
Karl Marx a Tőkében a következőképpen írta le ennek a találmánynak a jelentőségét:
Csak Watt második gépének, az úgynevezett kettős működésű gőzgépnek a feltalálásával találták meg az indítómotort ... amely mozgatható és maga is jármű, ... műszaki alkalmazásában univerzális ... Watt nagy zsenialitása abban nyilvánul meg, hogy az 1784 áprilisában kapott szabadalomban gőzgépét nem csak speciális célú találmányként, hanem a nagyipar univerzális motorjaként mutatják be .
1769-ben a francia feltaláló , Nicolas Joseph Cugnot tesztelte a teljes méretű gőzhajtású gép [3] első példáját (egy továbbfejlesztett Newcomen gép), amelyet "kis Cugnot kocsiként" ismertek, 1770-ben pedig a "nagy Cugnot kocsit" ". Maga a feltaláló "tüzes szekérnek" nevezte - tüzérségi darabok vontatására szolgált.
A "Cugno szekerét" nemcsak az autó, hanem a gőzmozdony előfutára is tekintik , mivel gőzerővel hajtotta . Cugnot gőzkocsiját ( francia fardier à vapeur de Cugnot ) egyetlen első kerék hajtotta. A jelek szerint azonban az irányíthatósága nem volt fontos, ez volt az oka a világ első autóbalesetének: a tesztek során a feltaláló elvesztette uralmát, a 18. századi technika csodája pedig lebontotta az Arzenál falát. Igaz, egyes szerzők [4] megkérdőjelezik a baleset tényét.
1784-re Redruthban William Murdoch egy működő gőzkocsi modellt épített, 1801-ben pedig Richard Trevithick egy teljes méretű gépet vezetett Camborne útjain.. Az ilyen gépek egy ideig divatosak voltak, és a következő évtizedekben olyan újításokat fejlesztettek ki, mint a kézifékek , a többsebességes sebességváltók és a továbbfejlesztett kormányzás . Néhányan kereskedelmileg sikeresek voltak a tömegközlekedés biztosításában, mígnem a lakosság ellenállása ezekkel a túl gyors gépekkel szemben az 1865-ös engl. A mozdonytörvény , amely előírja, hogy az Egyesült Királyságban a közutakon az önjáró járművek előtt vörös zászlót lengetve és jelzőkürtöt fújva kell sétálnia . Ez a 19. század hátralévő részében döntően visszaszorította a közúti közlekedés fejlődését . Ennek eredményeként a mérnökök és feltalálók erőfeszítéseit a vasúti mozdonyokba vetették be . A törvényt csak 1896-ban helyezték hatályon kívül, bár 1878-ban megszűnt a vörös zászló szükségessége.
1791- ben Ivan Kulibin orosz feltaláló " robogókocsit " készített . Ivan Petrovich Kulibin az 1780-as években kezdett dolgozni egy gőzgéppel és pedálokkal felszerelt kocsin. Jellemzői közé tartozik a lendkerék , a fék, a sebességváltó és a csapágy , amelyek minden modern autót alkotnak. Tervezésének három kereke volt . Sok más találmányához hasonlóan az állam nem látta meg ezekben a fejlesztésekben rejlő lehetőségeket, és nem is fejlesztették tovább.
Az első autószabadalmat az Egyesült Államokban Oliver Evans kapta 1789-ben. Evans 1805-ben mutatta be első sikeres önjáró gépét (kotrógépét), amelyet nemcsak az Egyesült Államok első autójának, hanem a világ első kétéltű gépének is tartanak , mivel kerekeken tudott mozogni a földön ( korlátozottan) és lapátokkal a vízen . Miután a kotrógépet az ügyfélhez szállították, a rajta lévő kerékhajtást leszerelték, és soha többé nem használták.
A 19. században Angliában, Franciaországban és számos európai országban, köztük Oroszországban is építettek gőzhajtású postakocsikat és rutiereket ( gőztraktorokat , azaz sín nélküli mozdonyokat) közúti utakra , de ezek nehézek, költségesek és kényelmetlenek voltak. ezért nem használták széles körben.
Többek között: egy folyékony tüzelésű gőzgép, amelyet 1815-ben szerelt össze Josef Bozek , a Prágai Műszaki Egyetem professzora és egy négyüléses gőzfotel , amelyet 1813-ban készített Walter Hancock, a londoni gőzbuszok fejlesztője és üzemeltetője .
A 19. század végén az ESBE a következőképpen írta le a gőzkocsik helyzetét [5] :
Az önjáró kocsi ötlete egy időben jelent meg a gőzgép ötletével. Ennek az ötletnek az első és sikertelen megvalósítása Cugno francia tüzéré (1769, lásd a megfelelő cikket). 1781-ben Murdoch , a Watt and Bolton gyár egyik mestere elkészítette egy teljesen sikeres önjáró közúti gőzgép modelljét. Ezt követően sok többé-kevésbé sikeres közúti mozdony kezdett megjelenni Angliában egymás után. 1802-ben Trevithick elsőként kapott szabadalmat egy ilyen gépre, amely sokszor, akár 10 mérföld/órás sebességgel haladt, mígnem egy palánkba ütközött, aminek következtében a további vezetés megtiltotta (lásd a megfelelő cikk). Utána jelentős fejlesztések történtek; ugyanakkor a vasúti gőzmozdonyok egyre elterjedtebbé válásával a közúti gőzmozdonyok nem keltettek rokonszenvet; 1831-re a közutak használatáért nagy megszorítások és díjak sújtották őket, így az ilyen jellegű vállalkozások veszteségessé váltak és nem tudtak tovább fejlődni. Ettől kezdve szinte egészen a XIX. század végéig. Az angol tervezők felhagytak a könnyű, nagysebességű közúti mozdonyokkal, és főként a kis sebességű, önjáró mezőgazdasági mozdonyok fejlesztésére összpontosítottak, amelyek képesek rakományokat szállítani a szokásos utakon, még meglehetősen nagy sebességgel is. Időközben két olyan találmány született, amelyek később igen jelentős hatással voltak a könnyű közúti önjáró kocsik-autók fejlődésére: 1845-ben WR Thomson szabadalmat kötött a gumiabroncsokra, 1860-ban pedig a Lenoir készítette el az első gázmotort . Aztán jöttek a benzin-, kerozin- és akkumulátorral hajtott elektromos motorok. Mindezek a motorok könnyebbek, mint a hagyományos, azonos teljesítményű gőzgépek, ezért különösen alkalmasak önjáró kocsikhoz, akárcsak a Serpollet csőkazánnal felszerelt gőzgépek . Mindez arra kényszerítette a feltalálókat és a tervezőket, hogy figyelmüket visszafordítsák az önjáró kocsikra, amelyeket ma összefoglalóan "autóknak" neveznek, de ezúttal Franciaország és Németország lett a gyártás központja.
Ahogy a gőzszállítások száma megnövekedett az utakon, a brit kormány nagyon szigorú szabályokat kezdett kiadni a gőzszállító kocsikra [6] :
Az első szabály: minden gőzszaba elé, 55 méter távolságra egy piros zászlós személynek kell mennie. Amikor kocsikkal vagy lovasokkal találkozik, figyelmeztetnie kell az utazókat, hogy gőzgép követi őt. A második szabály: a sofőröknek szigorúan tilos a lovakat síppal ijeszteni. Az autókból gőzt kiengedni csak akkor szabad, ha nincs ló az úton. A harmadik szabály: a gőzgép sebessége vidéken ne haladja meg az óránkénti hat kilométert, városban pedig a három kilométert.
Gőztraktor , 1895
A tricikli feltalálója Serpollet ( Serpollet ), 1885. Jobb elölnézet
A feltaláló Serpollet háromkerekűje, a gőzkazán hátulnézete
Mozdony , 1897
A gőzkocsik elterjedésének karikatúrája (1831)
1850-ben William Howard angol feltaláló egy mozdonyt használt szántásra [7] . A 19. század második felében már körülbelül kétezer ilyen gép dolgozott Nagy-Britannia mezőin .
Az 1877-1878-as orosz-török háború során az Orosz Birodalomban katonai egység alakult, amely 12 brit és orosz gyártmányú szénkőből állt . A mozdonyok nehéztüzérség szállításában, kocsik (az egyik daruval) és erőművek kirakodásában dolgoztak. Később a rutiereket Bakuba küldték, ahol átdolgozták őket, hogy fűtőolajjal dolgozzanak, és hadba küldték a Tekinekkel .
Egyedül előfordult már, hogy személygépkocsikat luxuscikkként építenek. Tehát a La Marquise (hivatalos nevén - De Dion-Bouton et Trepardoux ) 1884-ben épült és gőzzel hajtott a történelembe .
A könnyű, kompakt és kellően erős belső égésű motor megjelenése széles lehetőségeket nyitott az autó fejlesztésére. 1885-ben Gottlieb Daimler német feltaláló és 1886-ban honfitársa, Karl Benz gyártotta és szabadalmaztatta az első benzinmotoros önjáró kocsikat . A gőzgép elavultsága ellenére azonban a korai autók tervezői még évtizedekig folytatták a munkát ebben az irányban.
A 20. század első negyedében terjedtek el a gőzzel hajtott autók és az elektromos autók . 1900-ban az Egyesült Államokban az autók fele gőzzel működött. A gőz-, elektromos- és benzines autók évtizedeken át versenyeztek, mígnem a benzines belsőégésű motorok az 1910-es években uralkodóvá váltak . (főleg amikor Henry Ford sorozatban gyártotta a híres " T-modellt ", amelyet 1908 óta gyártottak). A gőzgépek népszerűsége azonban az 1920-as években nőtt a benzinnek a kerozinhoz és a fűtőolajhoz viszonyított drágulása miatt , amelyekre akkoriban alig volt kereslet, és mivel a benzin többszöröse volt drágább, mint a fent említett üzemanyagok, sok kereskedelmi teherautó az üzemeltetők a folyékony tüzelőanyaggal működő gőzgépeket részesítették előnyben, különösen mivel ez egyszerűsítette működésüket.
A Stanley testvérek évente körülbelül 1000 gőzmeghajtású autót gyártottak. 1909-ben a testvérek megnyitották az első luxusszállodát Coloradóban , gőzbusz szállította a vendégeket a pályaudvarról a szállodába , ami az autóturizmus kezdete volt . Stanley 1927-ig gyártott gőzhajtású autókat . Számos előny (jó tapadás, több üzemanyag) ellenére a gőzautók az 1930-as évekre elhagyták a helyszínt gazdaságtalan és üzemeltetési nehézségeik miatt.
A leghosszabb ideig az ipar gőzszállító teherautókat gyártott - egészen az 1960-as évekig. A gőzgépeket nagyon aktívan használták az USA-ban és Nagy-Britanniában a mezőgazdasági termelők: 6 típusú mezőgazdasági gőzberendezés létezik, amelyek az 1950-es évekig működtek a farmokon [8] .
Az Egyesült Királyságban a gőzszállító teherautók különösen népszerűek voltak 1933-ig, amikor is a törvényhozók bevezették a teherszállításra kivetett adót a jármű tömege alapján, ami hátrányos helyzetbe hozta a nehéz gőzteherautókat a karburátoros gépekkel szemben, másrészt 1934-ben csökkentették az adót. vámok az importált kőolajtermékekre (abban az időben, amikor a Sentinel gőzszállító teherautók olcsó helyi szénnel működtek). A gőzautó-rajongók ezt hajlamosak az Egyesült Államok politikai nyomására magyarázni, amely akkoriban a kőolajtermékek fő exportőre volt. Ennek ellenére az 1950-es évekig gőzszállító teherautókat használtak ott, amelyek közül sok a mai napig túrabuszként és múzeumi tárgyként működik.
Szovjet projektek Rövid műszaki szótár A gőzautók nagyon ritkák. A fő hátrányok a következők nagy mennyiségű nehéz üzemanyag iránti igény, lassú indítás a hosszan tartó felmelegedés miatt... 19341948-ban egy kísérleti NAMI-012- t építettek a héttonnás YaAZ-200 (később MAZ-200 ) alvázára. A háromhengeres gőzgép jellemzői meglehetősen ismerősek voltak: teljesítmény - 100 liter. fordulatszámmal - akár 1250 percenként. És a méretek és a tömeg még kisebbnek bizonyult, mint egy sebességváltós dízelmotoré . Igaz, ezt a megtakarítást egy nehéz (kb. egy tonnás) „kazánegység” semmisítette meg.
A gőzgépek rajongói összejöveteleket szerveznek, amelyek közül a leghíresebb a Great Dorset Steam Fair a brit Dorset megyében . 1969 óta rendezik meg és 5 napig tart. A fesztivál végén autós felvonulás következik. 2013-ban rekordszámú résztvevőt jegyeztek fel a felvonuláson - 103 gőzgépet [9] .
1906-ban egy Stanley gőzautó 205,5 km/h sebességrekordot állított fel . A következő évben ismét megpróbálták megdönteni a rekordot, de az egyenetlen nyomok miatt az autó karambolozott. Az 1907-es modell 50 mérföldet tett meg egy víztartályon . A mozgáshoz szükséges gőznyomást a gép indulásától számítva 10-15 perc alatt érte el. Ezek voltak a New England-i rendőrök és tűzoltók kedvenc járművei .
1913. május 14-én egy versenyen Szentpéterváron, a Volkhonszkoje autópályán 202,1 km/h sebességet sikerült leküzdeni. Daria Rimszkaja-Korsakova orosz autóversenyző 110 km/órára (104,5 vert /óra) gyorsított fel egy Vauxhall autót [10] .
A gőzautók legnagyobb sebességét 2009 augusztusában érte el egy brit mérnökcsoport által tervezett autó . Az új autó átlagos maximális sebessége két versenyen 139,843 mérföld/óra, azaz 223,748 kilométer/óra volt. Az első futamban az autó 136,103 mérföld/órás (217,7 kilométer/óra), a másodikban pedig 151,085 mérföld/órás (241,7 kilométer/óra) sebességet ért el. A gőzkocsi 12 kazánnal van felszerelve, amelyekben a vizet földgáz elégetésével melegítik . A kazánokból nyomás alatt lévő gőzt, a hangsebesség kétszeresével táplálják a turbinába. A kazánokban percenként körülbelül 40 liter víz párolog el. Az erőmű összteljesítménye 360 lóerő [11] .
Az Egyesült Államokban a Naval Advisory Analysis Center katonai tanácsadó bizottsága megállapította
„A külföldi olajtól való függőségünk csökkenti nemzetközi befolyásunkat, katonai beavatkozáshoz vezet a világ veszélyes területein, finanszírozza azokat az országokat és személyeket, akik ártani akarnak nekünk, és gyengíti gazdaságunkat, függőségünk és az olajtermékek nem hatékony felhasználása csapatainkat is veszélyezteti. ” [12]
A gőzmozdonyok jól teljesítenek nagy magasságban , mivel hatékonyságuk nem csökken az alacsony légköri nyomás miatt. Latin-Amerika hegyvidéki vidékein még mindig használják a gőzmozdonyokat, annak ellenére, hogy az alföldeken már régóta felváltották őket modernebb típusú mozdonyokkal.
Svájcban (Brienz Rothhorn) és Ausztriában (Schafberg Bahn) beváltak az új, száraz gőzt használó gőzmozdonyok. Ezt a gőzmozdonytípust a Swiss Locomotive and Machine Works (SLM) 1930- as évekbeli modelljeiből fejlesztették ki számos modern fejlesztéssel: görgőscsapágyak alkalmazása, modern hőszigetelés, könnyű olajfrakciók tüzelőanyagként való elégetése, továbbfejlesztett gőzvezetékek stb. Ennek eredményeként az ilyen mozdonyok 60%-kal alacsonyabb üzemanyag-fogyasztást és lényegesen alacsonyabb karbantartási igényt mutatnak. Az ilyen mozdonyok gazdasági tulajdonságai a modern dízel- és elektromos mozdonyokéhoz hasonlíthatók.
A gőzt a légkörbe kiengedő gőzgép gyakorlati hatásfoka (a kazánnal együtt) 1-8%, de a kondenzátorral és az áramlási útvonal kiterjesztésével rendelkező motor akár 25%-kal vagy még ennél is nagyobb hatásfokkal javíthat. Túlhevítővel és regeneratív vízmelegítéssel ellátott hőerőmű 30-42%-os hatásfokot érhet el. A kombinált ciklusú kombinált ciklusú erőművek, amelyekben a tüzelőanyag energiáját először egy gázturbina, majd egy gőzturbina meghajtására használják fel, 50-60%-os hatásfokot érhetnek el. Annak ellenére, hogy jelenleg a kombinált ciklust nagy energetikai létesítményekben használják, a BMW feltételezte, hogy ezt az autókban is alkalmazni lehet. Állítólag az autó kipufogógázait használja fel egy kis gőzturbina működtetésére [13] .
Az egyik legmodernebb ilyen irányú fejlesztés a brit radiális gőzgép "Cyclone Mark 5" ( eng. Cyclone Mark V Steam Engine ) 2009-ben sebességi világrekordot állított fel - 152 kg-os tömegével 100 LE-t fejleszt. . Val vel. és 34%-os a hatásfoka . A fejlesztők olyan előnyökre hívják fel a figyelmet, mint a megbízhatóság, a kipufogógáz tisztasága az üzemanyag égésének simasága miatt, az egyszerűség és az alacsony előállítási költség az azonos teljesítményű dízelmotorokhoz képest [14]
Számos iparágban ( szén , tőzeg , mezőgazdaság) van olyan helyzet, hogy olcsó, rossz minőségű, szilárd tüzelőanyagot használnak különféle háztartási szükségletekre, például fűtésre, alapanyagok szárítására és hasonlókra. Csak az Egyesült Államokban a potenciálisan járműüzemanyagként felhasználható biomassza mennyisége eléri az évi egymilliárd tonnát, de jelenleg a kormányzati programok leginkább a folyékony szintetikus üzemanyagok biomasszából történő előállítására szolgáló technológia kifejlesztésére irányulnak ( nevezetesen az etanol és a biodízel), ami nagyrészt állami támogatási források kiadásához és az élelmiszerek drágulásához vezet, míg a szintetikus szilárd tüzelőanyag ( fűrészpor pellet ) felhasználása többnyire csak fűtésre korlátozódik.
Évente körülbelül 80 millió tonna bambuszt termesztenek Indiában . India kormánya létrehozta a National Bamboo Application Mission (NMBA) nevű szervezetet. 1996-tól 2006-ig 101 biomassza-erőmű épült Indiában, amelyek összteljesítménye 750 MW. Összességében évente több mint 540 millió tonna különféle növényt termesztenek Indiában, amelyek nagy részét jelenleg nem hasznosítják.
A cukornád- bagaszt Brazíliában erőművek tüzelőanyagaként használják . 2000-ben körülbelül 50 millió tonna biomasszát állítottak elő Brazíliában. 2001-ben Brazíliában 1350 MW biomassza tüzelésű erőműve volt.
A kőolajtermékek árának meredek emelkedésével és az ebből eredő folyékony és szilárd tüzelőanyagok közötti árollóval összefüggésben ezek az iparágak érdekeltek lehetnek a modern, gazdaságos gőzgépek kifejlesztésében [15] [16] , mindkettő saját villamosenergia -termelésre. szükségletek kielégítésére, valamint motorként való felhasználásukra, esetleg hibrid motorokban [17] . Jelenleg azonban a gőzgépek üzemeltetésének kultúrája nagyrészt már rég elveszett, és a gőzgépek gyártói már régen áttértek a belső égésű motorok gyártására. Nem várható tehát, hogy a modern kompakt gőzgépek hamarosan megjelennek a piacon.
Az egyik első műfaji irányzat, amely egy kiváló fiatal feltalálóról és találmányairól mesél , a 19-20. századi edizonád [18] . Ennek a műfajnak egy korai példája a Steam Man on the Prairie (1868) , Edward S. Ellis tinédzsereknek .
Bár a gőzautók már régóta léteztek Jules Verne A gőzházának 1880-as írásakor, a gőzhajtású mechanikus elefántok voltak az első sétálók az irodalomban, és prototípusként szolgáltak a híres birodalmi gyalogos harci gépekhez a " Csillagok háborújából ". " világok (nehéz AT-AT ).
A gőzgép a steampunk kultúra (steampunk) és származékai egyik jelentős attribútuma [19] .
A Revolution című amerikai poszt-apokaliptikus televíziós sorozat több epizódban gőzbuszokat és motorkerékpárokat mutat be .
1857 „Vörös Ördög gőzhajója” [20]
Gőztraktor. RENDBEN. 1900-1913
Fehér túraautó (1909). Tökéletes kialakítású gőzgépe volt túlhevített gőzzel
Stanley gőzös , 1912
A dupla expanziós " Stanley Steam" összetett kéthengeres motorhoz nem volt szükség sebességváltóra, és közvetlenül a gép tengelyére volt csatlakoztatva. Teljesítmény 6 LE
Pearson-Cox gőzkocsi, kb. 1919
Stanley Steamer Series 740 1924-ben.
A Sentinel gőzkocsi függőleges kazánja.
Az angol Sentinel cég 5 tonnás autója (Sentinel 1924-1935). A tűztér a vezető elé van felszerelve, aki egyben tüzelő is
Az 1933-as VBT Sentinel gőzkocsi műszakilag fejlettebb volt, és automata tűzterű volt, így nem vonja el a sofőr figyelmét a gép vezetéséről.