«Американский изобретатель Роберт Грин разработал совершенно новую технологию, которая генерирует кинетическую энергию путем преобразования остаточной энергии (как и другие виды топлива). Паровые двигатели Грина имеют поршневой привод и предназначены для самых разных применений». Вот и все, ни больше, ни меньше
. : совершенно новая технология. Ну естественно начал искать, пытался разобраться. Везде написано одним из самых уникальных преимуществ этого двигателя является способность вырабатывать энергию из остаточной энергии двигателей. В частности, остаточная энергия выхлопных газов двигателя может быть преобразована в энергию, идущую на насосы и системы охлаждения агрегата. Ну и что из этого, я так понимаю выхлопные газы доводят воду до кипения и потом пар приводят в движение. Как нужно и рентабельно, потому что... хоть этот двигатель, как говорится, специально сконструирован из минимального количества деталей, но все равно столько стоит и есть ли смысл городить огород, тем более принципиально нового в этом изобретении я не вижу.... А механизмов преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное уже придумано немало. На сайте автора двухцилиндровая модель продается в принципе не дорого
всего 46 долларов .
На сайте автора есть видео с использованием солнечной энергии, есть и фото кого-то на лодке с использованием этого двигателя.
Но в обоих случаях это явно недостаточное тепло. Короче, в надежности такого двигателя я сомневаюсь: "Шаровые опоры одновременно являются полыми каналами, по которым в цилиндры подается пар".
Вот несколько причин рассматривать паровые двигатели как альтернативу ветровой и солнечной системы. Диапазоны мощности варьируются от долей HP до сотен HP.
- Паровые двигатели могут работать 24 часа в сутки независимо от местоположения, погоды и дневного света.
- Нет затрат на строительство, башни, панели крыши или разрешения.
- Паровая энергия не создает шума или воздействия на окружающую среду.
- Зеленый паровой двигатель может работать на самом широком спектре альтернативных видов топлива, включая солнечное и геотермальное.
- Не требуется резервного питания, как для ветряных и солнечных систем.
- При работе от солнечной энергии избыточная энергия может храниться в сжатом воздухе, который позже можно вернуть в паровой двигатель для выработки электроэнергии. Сжатый воздух намного дешевле батарей.
Процесс изобретения паровой машины.
Процесс изобретения паровой машины, как это часто бывает в технике, растянулся почти на столетие, поэтому выбор даты этого события достаточно условен. Однако никто не отрицает, что прорыв, приведший к технологической революции, совершил шотландец Джеймс Уатт.
Об использовании пара в качестве рабочего тела задумывались еще в древности. Однако только на рубеже XVII-XVIII вв. удалось найти способ сделать полезную работу с паром. Одна из первых попыток поставить пар на службу человеку была предпринята в Англии в 1698 году: машина изобретателя Савери была предназначена для осушения шахт и откачки воды. Правда, изобретение Савери еще не было двигателем в полном смысле этого слова, так как, кроме нескольких клапанов, открывавшихся и закрывавшихся вручную, в нем не было никаких движущихся частей. Машина Савери работала следующим образом: сначала герметичный бак заполнялся паром, затем наружная поверхность бака охлаждалась холодной водой, которая конденсировала пар, и в баке создавался частичный вакуум. После этого вода - например,
Первую паровую машину с поршнем построил француз Дени Папен в 1698 году. Вода нагревалась внутри вертикального цилиндра с поршнем, и образующийся пар толкал поршень вверх. Когда пар охлаждался и конденсировался, поршень под действием атмосферного давления толкался вниз. Через систему блоков паровая машина Папена могла приводить в действие различные механизмы, например, насосы.
Более совершенную машину построил в 1712 году английский кузнец Томас Ньюкомен. Как и в машине Папена, поршень двигался в вертикальном цилиндре. Пар из котла поступал в основание цилиндра и поднимал поршень вверх. При впрыскивании в цилиндр холодной воды пар конденсировался, в цилиндре образовывался вакуум, и поршень под действием атмосферного давления опускался вниз. Этот обратный ход удалял воду из цилиндра и с помощью цепи, соединенной с качающимся коромыслом, поднимал шток насоса вверх. Когда поршень находился в нижней точке своего хода, в цилиндр снова поступал пар, и с помощью противовеса, закрепленного на штоке насоса или на коромысле, поршень поднимался в исходное положение. После этого цикл повторялся.
Машина Ньюкомена широко используется в Европе уже более 50 лет. В 1740-х годах машина с цилиндром длиной 2,74 м и диаметром 76 см за один день выполняла работу, которую бригада из 25 человек и 10 лошадей, работавших посменно, выполняла за неделю. И все же его эффективность была крайне низкой.
Наиболее ярко промышленный переворот проявился в Англии, прежде всего в текстильной промышленности. Несоответствие между предложением тканей и быстро растущим спросом привлекло лучшие дизайнерские умы к разработке прядильных и ткацких машин. Имена Картрайта, Кея, Кромптона, Харгривза навсегда вошли в историю английской техники. Но созданные ими прядильные и ткацкие машины нуждались в качественно новом, универсальном двигателе, который бы непрерывно и равномерно (чего не могло обеспечить водяное колесо) приводил машины в однонаправленное вращательное движение. Именно здесь во всей красе раскрылся талант знаменитого инженера, «волшебника из Гринока» Джеймса Уатта.
Уатт родился в шотландском городке Гринок в семье судостроителя. Работая подмастерьем в мастерских Глазго, за первые два года Джеймс приобрел квалификацию гравера, мастера по изготовлению математических, геодезических, оптических приборов, различных навигационных приборов. По совету дяди, профессора, Джеймс поступил в местный университет на механика. Именно здесь Уатт начал работать над паровыми двигателями.
Джеймс Уатт пытался усовершенствовать пароатмосферную машину Ньюкомена, которая, в общем-то, годилась только для перекачивания воды. Ему было ясно, что главным недостатком машины Ньюкомена является попеременный нагрев и охлаждение цилиндра. В 1765 году Уатт пришел к мысли, что цилиндр может быть постоянно горячим, если перед конденсацией пар сливается в отдельный резервуар через трубопровод с клапаном. Кроме того, Уатт сделал еще несколько усовершенствований, окончательно превративших пароатмосферный двигатель в паровой. Например, он изобрел шарнирный механизм — «параллелограмм Уатта» (назван так потому, что часть звеньев — рычагов, составляющих его, образуют параллелограмм), который преобразовывал возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение главного вала. Теперь ткацкие станки могли работать непрерывно.
В 1776 году автомобиль Уатта был испытан. Его эффективность оказалась в два раза выше, чем у машины Ньюкомена. В 1782 году Уатт построил первую универсальную паровую машину двойного действия. Пар поступал в цилиндр попеременно то с одной стороны поршня, то с другой. Поэтому поршень совершал как рабочий, так и обратный ход с помощью пара, чего не было в предыдущих машинах. Поскольку шток поршня в паровой машине двойного действия тянул и толкал, пришлось переработать старую систему цепно-коромыслового привода, которая реагировала только на тягу. Уатт разработал спаренную рычажную систему и использовал планетарный механизм для преобразования возвратно-поступательного движения штока поршня во вращательное движение, используя тяжелый маховик, центробежный регулятор скорости, дисковый клапан и манометр для измерения давления пара. запатентовано Уаттом»
Паровая машина Уатта была поистине изобретением века и началом промышленной революции. Но на этом изобретатель не остановился. Соседи не раз с изумлением наблюдали, как Уатт гонялся по лугу за лошадьми, таща специально подобранные гири. Так появилась единица мощности - лошадиная сила, впоследствии получившая всеобщее признание.
К сожалению, финансовые трудности вынудили Уатта уже в зрелом возрасте проводить геодезические изыскания, работать на строительстве каналов, строить порты и пристани и, наконец, пойти на экономически кабальный союз с предпринимателем Джоном Ребеком, который вскоре потерпел полный финансовый крах.
Паровая машина — это тепловая машина, в которой потенциальная энергия расширяющегося пара преобразуется в механическую энергию, отдаваемую потребителю.
Познакомимся с принципом работы станка по упрощенной схеме рис. 1.
Внутри цилиндра 2 находится поршень 10, который может двигаться вперед и назад под давлением пара; цилиндр имеет четыре канала, которые можно открывать и закрывать. Два верхних пароподводящих канала 1 и 3 соединены трубопроводом с паровым котлом, и по ним в цилиндр может поступать свежий пар. Через два нижних капельника из цилиндра выводятся уже завершившие работу 9 и 11 пары.
На диаграмме показан момент, когда каналы 1 и 9 открыты, каналы 3 и 11 закрыты. Поэтому свежий пар из котла по каналу 1 поступает в левую полость цилиндра и своим давлением перемещает поршень вправо; в это время выхлопной пар удаляется по каналу 9 из правой полости цилиндра. При крайнем правом положении поршня каналы 1 и 9 закрыты, а 3 для входа свежего пара и 11 для выхода, отработанного пара открыты, в результате чего поршень будет двигаться влево. Когда поршень находится в крайнем левом положении, каналы открываются 1 и 9 и каналы 3 и 11 закрываются и процесс повторяется. Таким образом создается прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня.
Для преобразования этого движения во вращательное используется так называемый кривошипно-шатунный механизм. Он состоит из штока-4, соединенного одним концом с поршнем, а другим шарнирно, посредством ползуна (крейцкопфа) 5, скользящего между направляющими параллелями, с шатуном 6, передающим движение на главный вал 7 через колено или кривошип 8.
Величина крутящего момента на главном валу непостоянна. Действительно, усилие R, направленное вдоль штока (рис. 2), можно разложить на две составляющие: ТО , направленную вдоль шатуна, и N , перпендикулярную плоскости направляющих параллелей. Сила N не влияет на движение, а только прижимает ползунок к направляющим параллелям. Усилие ТО передается по шатуну и действует на кривошип. Здесь ее снова можно разложить на две составляющие: силу Z , направленную по радиусу кривошипа и прижимающую вал к подшипникам, и силу T перпендикулярно кривошипу и заставляя вал вращаться. Величина силы Т определяется при рассмотрении треугольника АКЗ. Так как угол ЗАК =? +? затем
Т = К sin (? + ?).
Но от силы треугольника ОКР
К = Р / cos ?
поэтому
T = Psin ( ? +?) / cos ? ,
Когда машина работает за один оборот вала, углы? и? и сила R постоянно изменяются, поэтому переменна и величина скручивающей (тангенциальной) силы T. Для создания равномерного вращения главного вала в течение одного оборота на нем размещен тяжелый маховик, за счет инерции которого поддерживается постоянная угловая скорость вращения вала. В те моменты, когда сила Т возрастает, она не может сразу увеличить скорость вращения вала до тех пор, пока не ускорится движение маховика, что не происходит мгновенно, так как маховик имеет большую массу. В те моменты, когда работа крутящего момента Т, работа сил сопротивления, создаваемых потребителем, становится меньше, маховик, опять же в силу своей инерционности, не может сразу уменьшить свою скорость и, отдавая энергию, полученную при его разгоне, помогает поршню преодолевать нагрузку.
В крайних положениях поршня углы? +? = 0, следовательно, sin (? +?) = 0 и, следовательно, T = 0. Так как в этих положениях вращающая сила отсутствует, то если бы машина была без маховика, сон должен был бы прекратиться. Эти крайние положения поршня называются мертвыми положениями или мертвыми точками. Через них также проходит кривошип за счет инерции маховика.
В мертвых положениях поршень не соприкасается с крышками цилиндров; между поршнем и крышкой остается так называемое вредное пространство. В объем вредного пространства входит также объем паровых каналов от парораспределительных органов к цилиндру.
Ходом поршня S называют путь, пройденный поршнем при переходе из одного крайнего положения в другое. Если расстояние от центра главного вала до центра шатунной шейки — радиус кривошипа — обозначить R, то S = 2R.
Рабочим объемом цилиндра V h называют объем, описываемый поршнем.
Обычно паровые машины бывают двойного (двухстороннего) действия (см. рис. 1). Иногда применяют машины одностороннего действия, в которых пар давит на поршень только со стороны крышки; в таких машинах другая сторона цилиндра остается открытой.
В зависимости от давления, с которым пар выходит из цилиндра, машины делятся на вытяжные, если пар выбрасывается в атмосферу, конденсационные, если пар выходит в конденсатор (холодильник, где поддерживается пониженное давление), и отопление, при котором используется пар, отработанный в машине. для любых целей (отопление, сушка и т.д.)
Паровые двигатели устанавливались и приводили в движение большинство паровозов с начала 1800-х до 1950-х годов. Хочется отметить, что принцип работы этих двигателей всегда оставался неизменным, несмотря на изменение их конструкции и габаритов.
На анимированной иллюстрации показано, как работает паровой двигатель.
Для выработки пара, подаваемого в двигатель, использовались котлы, работающие как на дровах и угле, так и на жидком топливе.
Первый такт.
Пар из котла поступает в паровую камеру, из которой поступает в верхнюю (переднюю) часть цилиндра через паровой кран-клапан (обозначен синим цветом). Давление, создаваемое паром, толкает поршень вниз к НМТ. При движении поршня от ВМТ к НМТ колесо совершает пол-оборота.
Выпуск.
В самом конце движения поршня к НМТ паровой клапан смещается, выпуская оставшийся пар через выходное отверстие, расположенное под клапаном. Остаточный пар выходит, создавая звук, характерный для паровых двигателей.
Второй такт.
В то же время перемещение клапана остаточного пара открывает вход пара в нижнюю (заднюю) часть цилиндра. Давление, создаваемое паром в цилиндре, заставляет поршень двигаться к ВМТ. В это время колесо делает ещё пол-оборота.
Выпуск.
В конце движения поршня к ВМТ оставшийся пар выбрасывается через то же выпускное окно.
Цикл повторяется заново.
Паровая машина имеет т. н. мертвая точка в конце каждого хода, когда клапан переходит от такта расширения к выходу. По этой причине каждая паровая машина имеет два цилиндра, что позволяет запускать двигатель из любого положения.
