Parní vůz (paromobil, lokomotiva) - vůz využívající parní stroj ( spalovací tepelný motor ), parní čluny , parní lokomotivy atd. se pohybují na stejném motoru .
Ferdinand Verbiest , člen jezuitské komunity v Číně , ve svém rukopisu Astronomia Europea , který byl dokončen v roce 1681 a vytištěn v roce 1687 v Německu, vypráví, že kolem roku 1672 navrhl jako hračku pro čínského císaře parní vozík, který mohl mít byl prvním funkčním parním vozidlem. V této práci Verbst poprvé zmínil termín „ motor “ v jeho současném významu. Na jedné čerpací stanici uhlí se vůz mohl pohybovat déle než hodinu. Vzhledem k tomu, že byl dlouhý pouze 65 cm (25,6 palce), byl to zmenšený model, který nebyl navržen pro přepravu cestujících, řidičů nebo nákladu a nazývat jej „auto“ není úplně přesné. Navzdory tomu to byl první vůz, který mohl být poháněn podomácku vyrobeným motorem. Protože v té době ještě nebyl znám parní stroj , Verbst použil princip aeolipil . Pára byla generována v kulovém kotli a vystupovala potrubím shora, odkud byla nasměrována do jednoduché otevřené „parní turbíny“ (jako vodní kolo ), která poháněla zadní kola [1] .
Prvním parním strojem použitým ve výrobě byl „požární stroj“, navržený anglickým mechanikem Thomasem Saverym v roce 1698.
Anglický kovář Thomas Newcomen předvedl v roce 1712 svůj „atmosférický motor“. Jednalo se o vylepšení Saveryho parního stroje , ve kterém Newcomen podstatně snížil pracovní tlak páry. Newcomenovy pokusy použít vratný pohyb pístu k otáčení lopatkového kola na lodích byly neúspěšné. Newcomenovou zásluhou však je, že jako jeden z prvních realizoval myšlenku využití páry k získání mechanické práce. Newcomenovy parní stroje se rozšířily: v roce 1735 jich bylo jen v Anglii více než sto. V ruštině se popis čerpadla Severi objevil v roce 1738 v knize akademika Georga Wolfganga Krafta (1701-54) „Stručný průvodce poznáním jednoduchých a složitých strojů“ a v roce 1760 v knize Ivana Andrejeviče Schlattera ( 1708-68) "Obsáhlý návod pro obchod s rudou ... "objevil se první popis Newcomenského parně-atmosférického stroje. Tento popis byl zřejmě založen na materiálu ze spisů Leipolda (1674-1727), nebo Belidora ( francouzsky Bernard Forest de Bélidor , 1698-1761), který popisoval stroj instalovaný v letech 1721-1724 Angličanem Potterem v dolech. ve východním Prusku .
James Watt vylepšil parní stroj Newcomen . Prvním velkým vylepšením Watta, patentovaným v roce 1769, byla izolovaná kondenzační komora. Izoloval parní válec a v roce 1782 vynalezl dvojčinný stroj. Spolu s menšími vylepšeními tento vynález umožnil zvýšit produktivitu parního stroje více než čtyřnásobně [2] . Navíc se auto mnohem snáze ovládá.
Karl Marx ve svém Kapitálu popsal význam tohoto vynálezu takto:
Teprve s vynálezem druhého Wattova stroje, takzvaného dvojčinného parního stroje, byl nalezen hlavní stroj ... který je pohyblivý a sám je vozidlem, ... univerzálním ve svém technickém použití ... Wattova velká genialita se projevuje v tom, že v patentu, který obdržel v dubnu 1784, je jeho parní stroj prezentován nikoli jako vynález pouze pro speciální účely, ale jako univerzální motor velkého průmyslu.
V roce 1769 francouzský vynálezce Nicolas Joseph Cugnot testoval první příklad parního stroje v plné velikosti [3] (vylepšený stroj Newcomen), známý jako „malý vozík Cugnot“, a v roce 1770 – „velký vozík Cugnot“. ". Sám vynálezce jej nazval „Ohnivý vozík“ – byl určen k tažení dělostřeleckých děl.
"Cugnoův vozík" je považován za předchůdce nejen vozu, ale také parní lokomotivy , protože byl poháněn parní silou . Cugnotův parní vozík ( francouzsky fardier à vapeur de Cugnot ) byl poháněn jediným předním kolem. Jeho ovladatelnost však byla zjevně nedůležitá, což byl důvod první autonehody na světě: vynálezce během testů ztratil kontrolu a zázrak techniky 18. století zdemoloval zeď Arsenalu. Pravda, někteří autoři [4] skutečnost nehody zpochybňují.
V roce 1784 v Redruth postavil William Murdoch funkční model parního vozu a v roce 1801 Richard Trevithick řídil stroj v plné velikosti na silnicích Camborne .. Takové stroje byly nějakou dobu v módě a během následujících desetiletí byly vyvinuty takové inovace, jako jsou ruční brzdy , vícerychlostní převodovky a vylepšené řízení . Některé byly komerčně úspěšné při zajišťování veřejné dopravy, dokud veřejný odpor proti těmto příliš rychlým strojům nevedl k průjezdu 1865 Ing. Locomotive Act , který vyžaduje, aby osoba šla před samohybnými vozidly na veřejných komunikacích ve Spojeném království, mávala červenou vlajkou a troubila na signální klakson . To definitivně potlačilo rozvoj silniční dopravy téměř po zbytek 19. století . Výsledkem bylo, že úsilí inženýrů a vynálezců bylo vrženo do železničních lokomotiv . Zákon byl zrušen až v roce 1896, ačkoli potřeba červené vlajky byla odstraněna v roce 1878.
V roce 1791 ruský vynálezce Ivan Kulibin vyrobil „ skútrový vozík “. Ivan Petrovič Kulibin začal pracovat na kočáru s parním strojem a pedály v 80. letech 18. století. Mezi jeho vlastnosti patří setrvačník , brzda, převodovka a ložisko , které tvoří každé moderní auto. Jeho design měl tři kola . Stejně jako u mnoha dalších jeho vynálezů stát neviděl potenciál tohoto vývoje a nebyl dále rozvíjen.
První automobilový patent ve Spojených státech byl udělen Oliveru Evansovi v roce 1789. Evans v roce 1805 předvedl svůj první úspěšný samohybný stroj (bagr), který je považován nejen za první automobil ve Spojených státech, ale také za první obojživelný stroj na světě, neboť se dokázal pohybovat na kolech po zemi ( omezeně) a pomocí pádel na vodě . Po předání bagru zákazníkovi byl u něj demontován pohon kol a již nebyl nikdy použit.
V 19. století se v Anglii, Francii stavěly parní dostavníky a rutiery (parní tahače , tedy bezkolejové lokomotivy) pro běžné silnice a používaly se v řadě evropských zemí včetně Ruska, byly však těžké, nákladné a nepohodlné. , takže nebyly široce používány .
Mimo jiné: parní stroj na kapalné palivo, sestavený v roce 1815 profesorem pražské polytechniky Josefem Božkema čtyřmístná parní lehátka , vyrobená v roce 1813 Walterem Hancockem, vývojář a provozovatel londýnských parních autobusů .
ESBE na konci 19. století popsal situaci s parními vozy takto [5] :
Myšlenka samohybného vozu se objevila ve stejné době jako myšlenka parního stroje. První a neúspěšná realizace této myšlenky patří francouzskému dělostřelci Cugnovi (1769, viz odpovídající článek). V roce 1781 Murdoch , jeden z řemeslníků továrny Watt and Bolton, vyrobil zcela úspěšný model samohybného silničního parního stroje. Následně se v Anglii začalo postupně objevovat mnoho více či méně úspěšných silničních lokomotiv. V roce 1802 získal Trevithick jako první patent na takový stroj, který jel mnohokrát rychlostí až 10 mil za hodinu, dokud nenarazil do palisády, v důsledku čehož byla další jízda zakázána (viz odpovídající článek). Po něm došlo k výraznému zlepšení; současně však s tím, jak byly parní lokomotivy na železnici stále častější, nevzbuzovaly silniční parní lokomotivy sympatie; do roku 1831 byly podrobeny velkým omezením a poplatkům za užívání veřejných komunikací, takže podniky tohoto druhu se staly nerentabilními a nemohly již dále postupovat. Od té doby téměř do konce XIX století. Angličtí konstruktéři opustili lehké, vysokorychlostní silniční lokomotivy a zaměřili se především na zdokonalení nízkorychlostních zemědělských lokomotiv s vlastním pohonem schopných přepravovat náklady po běžných silnicích i při dosti vysoké rychlosti. Mezitím byly vytvořeny dva vynálezy, které měly později velmi důležitý dopad na vývoj lehkých silničních samohybných kárových vozů: v roce 1845 si WR Thomson nechal patentovat gumové pneumatiky a v roce 1860 Lenoir zařídil první plynový motor . Pak přišly na řadu benzínové, petrolejové a elektrické motory poháněné bateriemi. Všechny tyto motory jsou lehčí než běžné parní stroje se stejným výkonem a jsou proto vhodné zejména pro samojízdné vozíky, stejně jako parní stroje s trubkovými kotli Serpollet . To vše donutilo vynálezce a konstruktéry obrátit svou pozornost zpět k samohybným vozíkům, dnes souhrnně nazývaným „auta“, ale tentokrát se jako centra výroby ukázaly Francie a Německo.
S rostoucím počtem parních přeprav na silnicích začala britská vláda vydávat velmi přísná pravidla pro parní dostavníky [6] :
První pravidlo: před každým parním dostavníkem ve vzdálenosti 55 metrů musí jít osoba s červenou vlajkou. Při setkání s kočáry nebo jezdci musí cestující upozornit, že za ním jde parní stroj. Druhé pravidlo: řidičům je přísně zakázáno plašit koně píšťalkou. Vypouštění páry z aut je povoleno pouze v případě, že na silnici nejsou koně. Třetí pravidlo: rychlost parního stroje by na venkově neměla překročit šest kilometrů za hodinu, ve městě tři kilometry.
Parní traktor , 1895
Vynálezce tříkolky Serpollet ( Serpollet ), 1885. Pohled zepředu zprava
Tříkolka vynálezce Serpolleta, zadní pohled na parní kotel
Lokomobil , 1897
Karikatura šíření parních vozů (1831)
V roce 1850 použil anglický vynálezce William Howard k orbě lokomotivu [7] . Ve druhé polovině 19. století již na polích ve Velké Británii pracovaly asi dva tisíce takových strojů.
Během rusko-turecké války v letech 1877-1878 byla v Ruské říši vytvořena vojenská jednotka skládající se z 12 britských a ruských uhelných rutiérů . Lokomobily pracovaly při přepravě těžkého dělostřelectva, vykládání vagonů (jeden byl s jeřábem) a elektrárnách. Později byly rutiery poslány do Baku, kde byly přepracovány pro práci s topným olejem a poslány do války s Tekiny .
Byly ojedinělé případy výroby osobních automobilů jako luxusního zboží. La Marquise (oficiální název - De Dion-Bouton et Trepardoux ), postavená v roce 1884 a poháněná párou , se tak zapsala do historie .
Vzhled lehkého, kompaktního a dostatečně výkonného spalovacího motoru otevřel široké možnosti pro vývoj vozu. V roce 1885 německý vynálezce Gottlieb Daimler a v roce 1886 jeho krajan Karl Benz vyrobili a patentovali první samohybné kočáry s benzínovými motory . Navzdory zastaralosti parního stroje však konstruktéři prvních automobilů stále pokračovali v práci tímto směrem ještě několik dalších desetiletí.
V první čtvrtině 20. století se rozšířily automobily na parní pohon a elektromobily . V roce 1900 byla asi polovina aut v USA poháněna párou. Parní, elektrická a benzinová auta spolu soupeřila po celá desetiletí, dokud se v 1910 staly dominantní benzinové spalovací motory . (zejména když Henry Ford sériově vyráběl slavný „ Model T “, který se vyráběl od roku 1908). Parní stroje však ve dvacátých letech 20. století získaly na popularitě kvůli růstu ceny benzínu ve srovnání s petrolejem a topným olejem , po kterých tehdy byla malá poptávka, a protože benzín byl několikanásobně dražší než výše uvedená paliva, mnoho nákladních automobilů provozovatelé upřednostňovali používání parních strojů na kapalné palivo, zejména proto, že to zjednodušilo jejich provoz.
Bratři Stanleyové vyráběli ročně asi 1000 vozů na parní pohon. V roce 1909 bratři otevřeli první luxusní hotel v Coloradu , parní autobus vozil hosty z nádraží do hotelu , což byl skutečný začátek automobilové turistiky. Stanley vyráběl auta na parní pohon až do roku 1927 . Přes řadu výhod (dobrá trakce, vícepalivové) parní vozy do 30. let opustily scénu pro svou neekonomickou a provozní náročnost.
Nejdéle průmysl vyráběl parní vozy – až do 60. let 20. století. Parní stroje velmi aktivně využívali farmáři v USA a Velké Británii: existuje 6 typů zemědělských parních zařízení, které pracovaly na farmách až do 50. let [8] .
Ve Velké Británii byly parní vozy obzvláště oblíbené až do roku 1933, kdy zákonodárci zavedli daň na nákladní dopravu podle hmotnosti vozidla, což znevýhodnilo těžké parní vozy ve srovnání s karburátorovými stroji a na druhou stranu v roce 1934 snížilo cla na dovážené ropné produkty (v době, kdy parní vozy Sentinel jezdily na levné místní uhlí). Nadšenci do parních aut si to vysvětlují spíše v důsledku politického tlaku ze Spojených států, které byly v té době hlavním exportérem ropných produktů. Navzdory tomu se tam však až do 50. let 20. století používaly parní vozy a mnohé z nich dodnes fungují jako zájezdové autobusy a muzejní exponáty.
Sovětské projekty Stručný technický slovník Parní vozy jsou velmi vzácné. Hlavní nevýhody jsou potřeba velkých zásob těžkého paliva, pomalý start v důsledku dlouhého zahřívání... 1934V roce 1948 byl na podvozku sedmitunového YaAZ-200 (později MAZ-200 ) postaven experimentální NAMI-012 . Vlastnosti tříválcového parního motoru byly docela známé: výkon - 100 litrů. s., otáčky - až 1250 za minutu. A rozměry a hmotnost se ukázaly být ještě menší než u dieselového motoru s převodovkou. Pravda, tato úspora byla anulována těžkým (asi tunovým) „kotlem“.
Fanoušci parních strojů pořádají setkání, z nichž nejznámější je Great Dorset Steam Fair v britském hrabství Dorset . Koná se od roku 1969 a trvá 5 dní. Na závěr festivalu je průvod aut. V roce 2013 byl zaznamenán rekordní počet účastníků průvodu - 103 parních strojů [9] .
V roce 1906 vytvořil parní vůz Stanley rychlostní rekord 205,5 km/h (127,659 mph). Následující rok se pokusili rekord překonat znovu, ale auto havarovalo kvůli nerovným kolejím. Model z roku 1907 ujel 50 mil na jednu nádrž vody . Tlak páry potřebný pro pohyb byl dosažen za 10-15 minut od spuštění stroje. Byla to oblíbená vozidla novoanglických policistů a hasičů .
14. května 1913 byla v závodě v Petrohradě na Volchonskojeské dálnici překonána rychlost 202,1 km/h. Ruská závodní jezdkyně Daria Rimskaja-Korsakova zrychlila vůz Vauxhall na 110 km/h (104,5 verst /hod) [10] .
Nejvyšší rychlosti pro parní vůz dosáhl v srpnu 2009 vůz navržený skupinou britských inženýrů. Průměrná maximální rychlost nového vozu ve dvou závodech byla 139,843 mil za hodinu, neboli 223,748 kilometrů za hodinu. V prvním závodě vůz dosáhl rychlosti 136,103 mil za hodinu (217,7 kilometrů za hodinu) a ve druhém - 151,085 mil za hodinu (241,7 kilometrů za hodinu). Parní vůz je vybaven 12 kotli, ve kterých se spalováním zemního plynu ohřívá voda . Z kotlů se do turbíny přivádí pára pod tlakem rychlostí dvojnásobnou oproti rychlosti zvuku . Za minutu se v kotlích odpaří asi 40 litrů vody. Celkový výkon elektrárny je 360 koní [11] .
Ve Spojených státech to určila Vojenská poradní komise Námořního poradenského analytického centra
„Naše závislost na zahraniční ropě snižuje náš mezinárodní vliv, vede k vojenské intervenci v nebezpečných oblastech světa, financuje ty země a jednotlivce, kteří nám chtějí ublížit, a oslabuje naši ekonomiku, naše závislost a neefektivní využívání ropných produktů ohrožuje i naše vojáky. “ [12]
Parní lokomotivy fungují dobře ve vysokých nadmořských výškách, protože jejich účinnost neklesá kvůli nízkému atmosférickému tlaku. Parní lokomotivy se stále používají v horských oblastech Latinské Ameriky, a to i přesto, že v nížinách byly již dávno nahrazeny modernějšími typy lokomotiv.
Ve Švýcarsku (Brienz Rothhorn) a Rakousku (Schafberg Bahn) se osvědčily nové parní lokomotivy využívající suchou páru. Tento typ parní lokomotivy byl vyvinut z modelů Swiss Locomotive and Machine Works (SLM) z 30. let 20. století s mnoha moderními vylepšeními: použitím válečkových ložisek, moderní tepelnou izolací, spalováním lehkých ropných frakcí jako paliva, zdokonalenými parovody atd. As Výsledkem je, že tyto lokomotivy mají o 60 % nižší spotřebu paliva a výrazně nižší nároky na údržbu. Ekonomické kvality takových lokomotiv jsou srovnatelné s moderními dieselovými a elektrickými lokomotivami.
Parní stroj odvádějící páru do atmosféry bude mít praktickou účinnost (včetně kotle) 1 až 8 %, ale motor s kondenzátorem a rozšířením dráhy proudění může zvýšit účinnost až o 25 % nebo i více. Tepelná elektrárna s přehřívačem a regeneračním ohřevem vody může dosáhnout účinnosti 30-42%. Zařízení s kombinovaným cyklem, ve kterých je energie paliva nejprve využita k pohonu plynové turbíny a poté k pohonu parní turbíny, mohou dosáhnout účinnosti 50 – 60 %. Navzdory skutečnosti, že v současné době se kombinovaný cyklus používá ve velkých energetických zařízeních, BMW učinilo předpoklad o možnosti jeho použití v automobilech. Má využívat výfukové plyny automobilu k provozu malé parní turbíny [13] .
Jedním z nejmodernějších vývojů v tomto směru je britský hvězdicový parní stroj "Cyclone Mark 5" ( anglicky Cyclone Mark V Steam Engine ), který v roce 2009 vytvořil světový rychlostní rekord - s hmotností 152 kg vyvine 100 k. . S. a má účinnost 34 %. Vývojáři poukazují na takové výhody, jako je spolehlivost, čistota výfukových plynů díky plynulosti spalování paliva, jednoduchost a nízké náklady na výrobu ve srovnání s dieselovým motorem stejného výkonu [14]
V mnoha průmyslových odvětvích ( uhlí , rašelina , zemědělství) nastává situace, kdy se pro různé potřeby domácnosti, jako je vytápění, sušení surovin a podobně, používá levné, nekvalitní, pevné palivo . Jen ve Spojených státech dosahuje množství biomasy, kterou lze potenciálně použít jako palivo pro vozidla, miliardy tun ročně, ale v současnosti se vládní programy zaměřují převážně na vývoj technologie výroby kapalných syntetických paliv z biomasy ( jmenovitě etanol a bionafta), což z velké části vede k vynakládání prostředků na státní dotace a zdražování potravin, zatímco použití syntetického tuhého paliva ( pilinových pelet ) je z větší části omezeno pouze na vytápění.
V Indii se ročně vypěstuje asi 80 milionů tun bambusu . Indická vláda zřídila National Bamboo Application Mission (NMBA). Od roku 1996 do roku 2006 bylo v Indii postaveno 101 elektráren na biomasu s celkovým výkonem 750 MW. Celkem se v Indii ročně vypěstuje více než 540 milionů tun různých rostlin, z nichž většina se v současnosti nevyužívá.
Bagasa z cukrové třtiny se v Brazílii používá jako palivo v elektrárnách . V roce 2000 bylo v Brazílii vyrobeno asi 50 milionů tun biomasy. V roce 2001 měla Brazílie 1 350 MW elektráren na biomasu.
V kontextu prudkého nárůstu cen ropných produktů az toho vyplývajících cenových nůžek mezi kapalnými a pevnými palivy může mít tato odvětví zájem o vývoj moderních úsporných parních strojů [15] [16] , a to jak pro výrobu elektřiny pro vlastní potřebu . potřeby a pro jejich použití jako motory, případně v hybridních motorech [17] . V současnosti je však kultura provozu parních strojů z velké části již dávno ztracena a výrobci parních strojů již dávno přešli na výrobu spalovacích motorů. Nedá se tedy očekávat, že se na trhu brzy objeví moderní kompaktní parní stroje.
Jedním z prvních žánrových trendů, který vypovídá o vynikajícím mladém vynálezci a jeho vynálezech, je edisonáda 19.-20. století [18] . Raným příkladem tohoto žánru je Steam Man on the Prairie (1868) od Edwarda S. Ellise pro teenagery .
Přestože v době, kdy byl v roce 1880 napsán Parní dům Julese Verna , existovaly parní vozy již dlouho , parní mechanicí sloni byli prvními chodci v literatuře a sloužili jako prototyp slavných imperiálních kráčejících válečných strojů z " Star Wars ". " světy (těžké AT-AT ).
Parní stroj je jedním z výrazných atributů steampunkové kultury (steampunku) a jeho odvozenin [19] .
Americký postapokalyptický televizní seriál Revolution obsahuje v několika epizodách parní autobusy a motocykly .
1857 "Parník Red Devil" [20]
Parní traktor. OK. 1900-1913
Bílé cestovní auto (1909). Měl parní stroj dokonalé konstrukce využívající přehřátou páru
Stanley Parník , 1912
Dvouexpanzní složený dvouválcový motor „ Stanley Steam“ nepotřeboval převodovku a byl připojen přímo k nápravě stroje. Výkon 6 hp
Parní vůz Pearson-Cox, ca. 1919
Stanley Steamer Series 740 v roce 1924.
Vertikální kotel parního vozu Sentinel.
5tunový vůz anglické firmy Sentinel (Sentinel 1924-1935). Topeniště je instalováno před řidičem, který je také topičem
Parní vůz VBT Sentinel z roku 1933 byl technicky vyspělejší a měl automatické topeniště, takže neodvádělo pozornost řidiče od řízení stroje.
| Vozidla na alternativní paliva | |
|---|---|
| palivový článek | |
| Svalnatý pohon |
|
| solární energie |
|
| Vzduchový motor | |
| Elektrická baterie a motor |
|
| motor na biopalivo | |
| Vodík |
|
| jiný | |
| Vícepalivová |
|
| Dokumentární filmy |
|
| viz také |
|