Dampvogn (paromobil, lokomobil) - en bil, der bruger en dampmaskine ( en ekstern forbrændingsvarmemotor ) , dampbåde , damplokomotiver osv. bevæger sig på samme motor .
Ferdinand Verbiest , et medlem af jesuittsamfundet i Kina , fortæller i sit manuskript Astronomia Europea , som blev færdiggjort i 1681 og trykt i 1687 i Tyskland, at han omkring 1672 designede som legetøj til den kinesiske kejser en dampvogn, som evt. været det første fungerende dampkøretøj. I dette værk nævnte Verbst først udtrykket " motor " i dets nuværende betydning. På en tankstation af kul kunne bilen bevæge sig i mere end en time. Da den kun var 65 cm (25,6 tommer) lang, var den en skalamodel, ikke designet til at transportere passagerer, chauffører eller gods, og at kalde den en "bil" er ikke helt nøjagtig. På trods af dette var det den første bil, der kunne drives af en hjemmelavet motor. Da dampmaskinen endnu ikke var kendt på det tidspunkt, brugte Verbst aeolipil- princippet . Dampen blev genereret i en kugleformet kedel og forlod et rør fra oven, hvorfra den blev ledt til en simpel åben "dampturbine" (som et vandhjul ), der drev baghjulene [1] .
Den første dampmaskine, der blev brugt i produktionen, var "brandbilen", designet af den engelske mekaniker Thomas Savery i 1698.
Den engelske smed Thomas Newcomen demonstrerede sin "atmosfæriske motor" i 1712. Dette var en forbedring af Saverys dampmaskine , hvor Newcomen reducerede dampens arbejdstryk væsentligt. Newcomens forsøg på at bruge et stempels frem- og tilbagegående bevægelse til at dreje et skovlhjul på skibe var mislykkede. Newcomens fortjeneste er dog, at han var en af de første til at implementere ideen om at bruge damp til at opnå mekanisk arbejde. Newcomens dampmaskiner blev udbredt: I 1735 var der mere end hundrede af dem alene i England. På russisk dukkede en beskrivelse af Severi-pumpen op i 1738 i bogen af akademiker Georg Wolfgang Kraft (1701-54) "A Brief Guide to the Knowledge of Simple and Complex Machines", og i 1760 i Ivan Andreevich Schlatters bog ( 1708-68) "En omfattende instruktion til malmvirksomheden ..." den første beskrivelse af Newcomens damp-atmosfæriske maskine dukkede op. Denne beskrivelse var tilsyneladende baseret på materiale fra skrifterne fra Leipold (1674-1727) eller Belidor ( fransk Bernard Forest de Bélidor , 1698-1761), som beskrev en maskine installeret i 1721-1724 af englænderen Potter i minerne i Østpreussen .
James Watt forbedrede Newcomen-dampmaskinen . Watts første store forbedring, patenteret i 1769, var et isoleret kondenseringskammer. Han isolerede dampcylinderen, og i 1782 opfandt han den dobbeltvirkende maskine. Sammen med mindre forbedringer gjorde denne opfindelse det muligt at øge dampmaskinens produktivitet med mere end fire gange [2] . Derudover er bilen blevet meget nemmere at styre.
Karl Marx beskrev i sin Kapital betydningen af denne opfindelse som følger:
Det var først med opfindelsen af Watts anden maskine, den såkaldte dobbeltvirkende dampmaskine, at drivkraften blev fundet ... som er bevægelig og i sig selv er et køretøj, ... universel i sin tekniske anvendelse ... Watts store genialitet afsløres i det faktum, at hans dampmaskine i det patent, han modtog i april 1784, ikke præsenteres som en opfindelse kun til særlige formål, men som en universel motor for storindustrien.
I 1769 testede den franske opfinder Nicolas Joseph Cugnot det første eksempel på en dampdrevet maskine i fuld størrelse [3] (en forbedret Newcomen-maskine), kendt som "den lille Cugnot-vogn", og i 1770 - den "store Cugnot-vogn". ". Opfinderen kaldte den selv "Fiery Cart" - den var beregnet til at trække artilleristykker.
"Cugnos vogn" betragtes ikke kun som forløberen for bilen, men også for damplokomotivet , da den blev drevet af dampkraft . Cugnots dampvogn ( fransk fardier à vapeur de Cugnot ) blev drevet af et enkelt forhjul. Men tilsyneladende var dens kontrollerbarhed ligegyldig, hvilket var årsagen til verdens første bilulykke: under testene mistede opfinderen kontrollen, og det 18. århundredes teknologimirakel ødelagde Arsenalmuren. Det er rigtigt, at nogle forfattere [4] sætter spørgsmålstegn ved ulykken.
I 1784 ved Redruth havde William Murdoch bygget en fungerende model af en dampvogn, og i 1801 kørte Richard Trevithick en maskine i fuld størrelse på vejene i Camborne .. Sådanne maskiner var på mode i en tid, og i løbet af de følgende årtier blev sådanne innovationer som håndbremser , multi- speed transmissioner og forbedret styring udviklet . Nogle havde kommercielt succes med at levere offentlig transport, indtil offentlig modstand mod disse for hurtige maskiner førte til passagen af 1865 Eng. Locomotive Act , som kræver, at en person går foran selvkørende køretøjer på offentlige veje i Storbritannien, vifter med et rødt flag og blæser i et signalhorn . Dette undertrykte på afgørende vis udviklingen af vejtransport i næsten resten af det 19. århundrede . Som et resultat blev indsatsen fra ingeniører og opfindere kastet ind i jernbanelokomotiver . Loven blev først ophævet i 1896, selvom behovet for et rødt flag blev elimineret i 1878.
I 1791 lavede den russiske opfinder Ivan Kulibin en "scootervogn " . Ivan Petrovich Kulibin begyndte at arbejde på en vogn med en dampmaskine og pedaler i 1780'erne. Blandt dens funktioner er svinghjulet , bremsen, gearkassen og lejet , der udgør enhver moderne bil. Hans design havde tre hjul . Som med mange af hans andre opfindelser så staten ikke potentialet i disse udviklinger, og de blev ikke videreudviklet.
Det første bilpatent i USA blev givet til Oliver Evans i 1789. Evans demonstrerede sin første succesrige selvkørende maskine (muddermaskine) i 1805, som ikke kun betragtes som den første bil i USA, men også den første amfibiemaskine i verden, da den var i stand til at bevæge sig på hjul på jorden ( begrænset) og ved hjælp af padler på vandet. Efter at gravemaskinen var leveret til kunden, blev hjultrækket på den afmonteret og blev aldrig brugt igen.
I det 19. århundrede blev dampdrevne diligencer og rutiere (damptraktorer , det vil sige sporløse lokomotiver) til almindelige veje bygget i England, Frankrig og brugt i en række europæiske lande, herunder Rusland, men de var tunge, dyre og ubelejlige , så de blev ikke brugt meget .
Blandt andre værker: en flydende dampmaskine, samlet i 1815 af professoren ved Prags polytekniske læreanstalt Josef Bozekog en fire-personers dampchaisevogn , lavet i 1813 af Walter Hancock, udvikler og operatør af Londons dampbusser .
I slutningen af det 19. århundrede beskrev ESBE situationen med dampbiler som følger [5] :
Ideen om en selvkørende vogn dukkede op på samme tid som ideen om en dampmaskine. Den første og mislykkede implementering af denne idé tilhører den franske artillerist Cugno (1769, se den tilsvarende artikel). I 1781 lavede Murdoch , en af håndværkerne på Watt og Bolton fabrikken, en fuldstændig vellykket model af en selvkørende vejdampmaskine. Efter dette begyndte mange mere eller mindre succesrige vejlokomotiver at dukke op i England efter hinanden. I 1802 var Trevithick den første til at opnå patent på en sådan maskine, som kørte mange gange, med hastigheder op til 10 miles i timen, indtil den løb ind i en palisade, som følge af hvilken yderligere kørsel blev forbudt (se den tilsvarende artikel). Efter ham blev der foretaget betydelige forbedringer; men samtidig med, at damplokomotiver på jernbanerne blev mere og mere almindelige, vakte vejdamplokomotiver ikke sympati; i 1831 blev de underkastet store begrænsninger og vejafgifter for brugen af offentlige veje, så virksomheder af denne art blev urentable og ikke længere kunne komme videre. Fra det tidspunkt næsten indtil slutningen af det XIX århundrede. Engelske designere forlod lette, højhastigheds-vejlokomotiver og fokuserede hovedsageligt på at forbedre lavhastigheds, selvkørende landbrugslokomotiver, der er i stand til at transportere læs langs almindelige veje, selv ved en ret høj hastighed. I mellemtiden blev der lavet to opfindelser, der senere havde en meget vigtig indflydelse på udviklingen af selvkørende vogne på lette veje: I 1845 tog WR Thomson patent på gummidæk, og i 1860 arrangerede Lenoir den første gasmotor . Så kom benzin, petroleum og elmotorer drevet af batterier. Alle disse motorer er lettere end almindelige dampmaskiner med samme effekt og er derfor særligt velegnede til selvkørende vogne, ligesom dampmaskiner med Serpollet rørkedler . Alt dette tvang opfindere og designere til at vende opmærksomheden tilbage til selvkørende vogne, nu under ét kaldet "biler", men denne gang viste Frankrig og Tyskland sig at være produktionscentrene.
Da antallet af damptransport på vejene steg, begyndte den britiske regering at udstede meget strenge regler for dampdiligencer [6] :
Den første regel: foran hver dampdiligenc, i en afstand af 55 meter, skal en person med et rødt flag gå. Når han mødes med vogne eller ryttere, skal han advare rejsende om, at en dampmaskine følger ham. Den anden regel: førere er strengt forbudt at skræmme heste med fløjter. Det er kun tilladt at slippe damp fra biler, hvis der ikke er heste på vejen. Den tredje regel: dampmaskinens hastighed bør ikke overstige seks kilometer i timen på landet og tre kilometer i byen.
Damptraktor , 1895
Trehjulet cykelopfinder Serpollet ( Serpollet ), 1885. Set forfra til højre
Trehjulet cykel af opfinderen Serpollet, set bagfra af dampkedlen
Lokomobil , 1897
Karikatur af udbredelsen af dampvogne (1831)
I 1850 brugte den engelske opfinder William Howard et lokomobil til pløjning [7] . I anden halvdel af det 19. århundrede arbejdede omkring to tusinde sådanne maskiner allerede på områderne i Storbritannien .
Under den russisk-tyrkiske krig 1877-1878 blev der dannet en militær enhed i det russiske imperium, bestående af 12 britisk og russisk fremstillede kulrutiere . Lokomobiler arbejdede med transport af tungt artilleri, aflæsning af vogne (den ene var med kran) og kraftværker. Senere blev rutierne sendt til Baku, hvor de blev omarbejdet til at arbejde med brændselsolie og sendt i krig med Tekins .
Der har været isolerede tilfælde af bygning af personbiler som luksusgenstande. Så La Marquise (officielt navn - De Dion-Bouton et Trepardoux ), bygget i 1884 og drevet af damp , gik over i historien .
Udseendet af en let, kompakt og tilstrækkelig kraftig forbrændingsmotor åbnede store muligheder for udvikling af bilen. I 1885 fremstillede og patenterede den tyske opfinder Gottlieb Daimler og i 1886 hans landsmand Karl Benz de første selvkørende vogne med benzinmotorer . På trods af dampmaskinens forældelse fortsatte designerne af tidlige biler stadig med at arbejde i denne retning i flere årtier.
I den første fjerdedel af det 20. århundrede blev dampdrevne biler og elbiler udbredt. I 1900 blev omkring halvdelen af bilerne i USA drevet af damp. Damp-, el- og benzinbiler konkurrerede i årtier, indtil benzinforbrændingsmotorer blev dominerende i 1910'erne . (især da Henry Ford masseproducerede den berømte " Model T ", der havde været i produktion siden 1908). Dampmaskiner steg dog i popularitet i 1920'erne på grund af stigningen i prisen på benzin sammenlignet med petroleum og brændselsolie , som der dengang var ringe efterspørgsel efter, og da benzin var flere gange dyrere end de førnævnte brændstoffer, mange kommercielle lastbiler operatører foretrak at bruge dampmaskiner, der kører på flydende brændstof, især da dette forenklede deres drift.
Stanley-brødrene producerede omkring 1.000 dampdrevne biler om året. I 1909 åbnede brødrene det første luksushotel i Colorado ; en dampbus kørte gæster fra banegården til hotellet , som var den egentlige begyndelse på bilturismen . Stanley producerede dampdrevne biler indtil 1927 . På trods af en række fordele (god trækkraft, multibrændstof), forlod dampbiler scenen i 1930'erne på grund af deres uøkonomiske og operationelle vanskeligheder.
I længst tid producerede industrien dampbiler – indtil 1960'erne. Dampmaskiner blev meget aktivt brugt af landmænd i USA og Storbritannien: Der er 6 typer landbrugsdampudstyr, der arbejdede på gårde indtil 1950'erne [8] .
I Storbritannien var dampbiler særligt populære indtil 1933, hvor lovgiverne indførte en afgift på godstransport baseret på køretøjets vægt, hvilket satte tunge dampbiler dårligere i forhold til karburerede maskiner og på den anden side i 1934 reducerede told på importerede olieprodukter (på et tidspunkt, hvor Sentinel dampbiler kørte på billigt lokalt kul). Dampbilentusiaster plejer at forklare dette som et resultat af politisk pres fra USA, som på det tidspunkt var den største eksportør af olieprodukter. Men på trods af dette blev der brugt dampbiler der indtil 1950'erne, og mange af dem fortsætter den dag i dag som turbusser og museumsgenstande på farten.
Sovjetiske projekter Kort teknisk ordbog Dampbiler er meget sjældne. De største ulemper er behovet for en stor forsyning af tungt brændstof, langsom opstart på grund af langvarig opvarmning ... 1934I 1948 blev en eksperimentel NAMI-012 bygget på chassiset af den syv-tons YaAZ-200 (senere MAZ-200 ). Egenskaberne ved en trecylindret dampmaskine var ret velkendte: kraft - 100 liter. med., omdrejninger - op til 1250 pr. minut. Og dimensionerne og vægten viste sig at være endnu mindre end for en dieselmotor med gearkasse. Sandt nok blev denne besparelse annulleret af en tung (ca. et ton) "kedelenhed".
Fans af dampmaskiner organiserer sammenkomster, hvoraf den mest berømte er Great Dorset Steam Fair i det britiske county Dorset . Det har været afholdt siden 1969 og varer 5 dage. I slutningen af festivalen er der bilparade. I 2013 blev der registreret et rekordstort antal deltagere i paraden - 103 dampmaskiner [9] .
I 1906 satte en Stanley dampbil en hastighedsrekord på 205,5 km/t (127,659 mph). Året efter forsøgte de at slå rekorden igen, men bilen forulykkede på grund af ujævne spor. 1907 - modellen rejste 50 miles på en tank med vand . Det nødvendige damptryk til bevægelse blev nået på 10-15 minutter fra maskinens start. De var New England politifolks og brandmænds foretrukne køretøjer .
Den 14. maj 1913, i et løb i St. Petersborg, på Volkhonskoye-motorvejen, blev en hastighed på 202,1 km/t overvundet. Den russiske racerkører Daria Rimskaya-Korsakova accelererede en Vauxhall -bil til 110 km/t (104,5 verst /time) [10] .
Den højeste hastighed for en dampbil blev opnået i august 2009 af en bil designet af en gruppe britiske ingeniører. Den gennemsnitlige maksimale hastighed for den nye bil i to løb var 139,843 miles i timen, eller 223,748 kilometer i timen. I det første løb nåede bilen en hastighed på 136,103 miles i timen (217,7 kilometer i timen), og i det andet - 151,085 miles i timen (241,7 kilometer i timen). Dampvognen er udstyret med 12 kedler, hvori vandet opvarmes ved forbrænding af naturgas . Fra kedlerne føres damp under tryk med en hastighed dobbelt så høj som lydens hastighed ind i turbinen. Cirka 40 liter vand fordampes i kedlerne i minuttet. Kraftværkets samlede effekt er 360 hestekræfter [11] .
I USA fastslog den militære rådgivende kommission for Naval Advisory Analysis Center det
"Vores afhængighed af udenlandsk olie reducerer vores internationale indflydelse, fører til militær intervention i farlige områder af verden, finansierer de lande og individer, der ønsker at skade os, og svækker vores økonomi, vores afhængighed og ineffektive brug af olieprodukter bringer også vores tropper i fare. " [12]
Damplokomotiver klarer sig godt i store højder , da deres effektivitet ikke falder på grund af lavt atmosfærisk tryk. Damplokomotiver bruges stadig i de bjergrige regioner i Latinamerika, på trods af at de i lavlandet længe er blevet erstattet af mere moderne lokomotivtyper.
I Schweiz (Brienz Rothhorn) og Østrig (Schafberg Bahn) har nye damplokomotiver med tør damp bevist deres værd. Denne type damplokomotiv blev udviklet fra 1930'ernes schweiziske lokomotiv- og maskinværksmodeller (SLM) med mange moderne forbedringer: brugen af rullelejer, moderne termisk isolering, afbrænding af lette oliefraktioner som brændstof, forbedrede damprørledninger osv. Som et resultat af sådanne lokomotiver har 60 % lavere brændstofforbrug og væsentligt lavere vedligeholdelseskrav. De økonomiske kvaliteter af sådanne lokomotiver er sammenlignelige med moderne diesel- og elektriske lokomotiver.
En dampmaskine, der udlufter damp til atmosfæren, vil have en praktisk virkningsgrad (kedel inkluderet) på 1 til 8 %, men en motor med kondensator og udvidelse af strømningsvejen kan forbedre effektiviteten med op til 25 % eller endnu mere. Et termisk kraftværk med overhedning og regenerativ vandopvarmning kan opnå en virkningsgrad på 30-42%. Kombinerede cyklusanlæg, hvor brændslets energi først bruges til at drive en gasturbine og derefter til en dampturbine, kan nå en virkningsgrad på 50 - 60%. På trods af at den kombinerede cyklus i øjeblikket bruges i store energianlæg, har BMW lavet en antagelse om muligheden for at bruge den i biler. Det er meningen, at den skal bruge bilens udstødningsgasser til at drive en lille dampturbine [13] .
En af de mest moderne udviklinger i denne retning er den britiske radialdampmaskine "Cyclone Mark 5" ( Eng. Cyclone Mark V Steam Engine ) som plejede at sætte verdens hastighedsrekord i 2009 - med en vægt på 152 kg, udvikler den 100 hk . Med. og har en effektivitet på 34%. Udviklerne peger på sådanne fordele som pålidelighed, udstødningsrenhed på grund af den jævne brændstofforbrænding, enkelhed og lave produktionsomkostninger sammenlignet med en dieselmotor med samme effekt [14]
I mange industrier ( kul , tørv , landbrug) er der en situation, hvor billigt, lavkvalitets, fast brændsel bruges til forskellige husholdningsbehov, såsom opvarmning, tørring af råvarer og lignende. Alene i USA når mængden af biomasse, der potentielt kan bruges som brændstof til køretøjer, op på en milliard tons om året, men i øjeblikket er regeringsprogrammer mest fokuseret på at udvikle en teknologi til fremstilling af flydende syntetisk brændstof fra biomasse ( nemlig ethanol og biodiesel), hvilket for en stor dels vedkommende fører til forbrug af midler til statstilskud og en stigning i prisen på fødevarer, mens brugen af syntetisk fast brændsel ( savsmuldspellets ) for størstedelens vedkommende kun er begrænset til opvarmning.
Omkring 80 millioner tons bambus dyrkes i Indien hvert år . Indiens regering har etableret National Bamboo Application Mission (NMBA). Fra 1996 til 2006 blev der bygget 101 biomassekraftværker i Indien med en samlet kapacitet på 750 MW. I alt dyrkes der mere end 540 millioner tons forskellige planter årligt i Indien, hvoraf de fleste i øjeblikket ikke udnyttes.
Sukkerrørsbagasse bruges i Brasilien som brændstof i kraftværker . I 2000 blev der produceret omkring 50 millioner tons biomasse i Brasilien. I 2001 havde Brasilien 1.350 MW biomassefyrede kraftværker.
I sammenhæng med en kraftig stigning i priserne på olieprodukter og den deraf følgende prissaks mellem flydende og fast brændsel , kan disse industrier være interesserede i udviklingen af moderne økonomiske dampmaskiner [15] [16] , både til at generere elektricitet til deres egne behov, og for at bruge dem som motorer, eventuelt i hybridmotorer [17] . Men på nuværende tidspunkt er kulturen for drift af dampmaskiner for det meste for længst gået tabt, og producenter af dampmaskiner er for længst gået over til produktion af forbrændingsmotorer. Så det kan ikke forventes, at moderne kompakte dampmaskiner snart kommer på markedet.
En af de første genretrends, der fortæller om en fremragende ung opfinder og hans opfindelser, er edisonade fra det 19.-20. århundrede [18] . Et tidligt eksempel på denne genre er Steam Man on the Prairie (1868) af Edward S. Ellis for teenagere .
Selvom dampbiler længe havde eksisteret, da Jules Vernes The Steam House blev skrevet i 1880, var dampdrevne mekaniske elefanter de første vandrere i litteraturen og tjente som prototype for de berømte kejserlige vandrende krigsmaskiner fra " Star Wars " " verdener (tunge AT-AT- ).
Dampmaskinen er en af de væsentlige egenskaber ved steampunk-kulturen (steampunk) og dens derivater [19] .
Den amerikanske post-apokalyptiske tv-serie Revolution byder på dampbusser og motorcykler i flere afsnit .
1857 "Red Devil Steamer" [20]
Damptraktor. OKAY. 1900-1913
Hvid turvogn (1909). Havde en dampmaskine af perfekt design ved hjælp af overophedet damp
Stanley Steamer , 1912
Den dobbelte ekspansion " Stanley Steam" sammensatte to-cylindrede motor behøvede ikke en transmission og var forbundet direkte til maskinens aksel. Effekt 6 hk
Pearson-Cox dampbil, ca. 1919
Stanley Steamer Series 740 i 1924.
Lodret kedel af Sentinel-dampvognen.
5-tons bil fra det engelske firma Sentinel (Sentinel 1924-1935). Brændkammeret er installeret foran chaufføren, som også er stoker
1933 VBT Sentinel dampbilen var teknisk mere avanceret og havde en automatisk brændkammer, hvilket ikke distraherer chaufføren fra at køre maskinen.
| Alternativt brændstof køretøjer | |
|---|---|
| brændselscelle | |
| Muskuløst drev |
|
| solenergi |
|
| Luftmotor | |
| Elektrisk batteri og motor | |
| biobrændstof motor | |
| Brint |
|
| Andet | |
| Multibrændstof |
|
| Dokumentarfilm |
|
| se også |
|