Страницы истории науки и техники

Машина Уатта действовала следующим образом. Пар из котла 1 поступал в цилиндр; в это время поршень собственно паровой машины шел вверх (клапан 3 был закрыт, а клапан 4 открыт), в то время как поршень насоса шел вниз (клапан 8 был закрыт, а клапан 9 — открыт) и ранее наполнявшая цилиндр насоса вода подавалась потребителю. Когда пар из котла 1 заполнял цилиндр машины, клапан 4 закрывался, а клапан 3 открывался, вследствие конденсации пара в цилиндре машины создавался вакуум, поршень машины иод действием атмосферного давления опускался вниз, а поршень 7 насоса поднимался вверх (клапан 8 был открыт, клапан 9 — закрыт), засасывая новую порцию воды в цилиндр насоса. Из описания действия насосной паровой машины Уатта следует, что она, как и машина Ньюкомена, относилась к атмосферным машинам.

Насосная Паровая машина Уатта оказалась удачной, но только в 1769 г., т. е. приблизительно через четыре года после постройки модели, он получил на нее патент. На Корнуольском оловянном руднике в 1778 г. насчитывалось около 70 машин Ньюкомена, а к 1790 г. все они, кроме одной, были заменены машинами Уатта. Область применения паровых машин расширялась, большие заказы поступали, в частности, со стороны развивающейся текстильной промышленности, требовались универсальные паровые двигатели для привода вращающихся станков и других машин. Патент на универсальный паровой двигатель Уатт получил в 1781 г. Он разработал и создал паровую машину с цилиндрами двойного действия, принцип работы которых изображен на рис. 19. Уатту также принадлежит разработка центробежного регулятора и индикатора.

Создание новых конструкций паровых машин, их совершенствование, изобретение отдельных — иногда мелких, а иногда крупных (но всегда важных) — новшеств было, конечно, делом многих талантливых людей. Повышалась быстроходность паровых машин, увеличивалось давление свежего пара, для преобразования возвратно-поступательного движения поршня машины во вращательное все более широко применялся давно уже известный кривошипно-шатунный механизм, схема действия которого, представленная на рис. 20, не требует пояснений.

Рис. 20. Схема паровой машины с кривошипно-шатунным механизмом.

1 — поршень; 2 — шатун; 3 — коленчатый вал; 4 — маховик.

В XVIII в. возникло вполне понятное стремление использовать паровую машину на наземном и водном транспорте. Хотя первые практические успехи в этой области относятся к началу (первой четверти) XIX в., но, вероятно, будет уместно остановиться на этом здесь как на непосредственном продолжении сказанного выше.

Было сделано немало попыток разработки парового локомотива (от лат. loco moveo — сдвигаю с места), были построены действующие модели, но обычно выделяется построенный талантливым английским изобретателем Джорджем Стефенсоном (1781–1848) в 1829 г. паровоз «Ракета», изображенный на рис. 21.

Рис. 21. Паровоз Стефенсона «Ракета».

Стефенсон родился в рабочей семье, работал на угольных копях Ньюкасла, где работали также его отец и дед. Он много занимался самообразованием, изучал физику, механику и другие науки, всегда интересовался изобретательской деятельностью. Выдающиеся способности Стефенсона привели его на должность механика, а в 1823 г. он был назначен главным инженером компании по строительству первой железной дороги общего пользования Стоктон — Дарлингтон; это открыло ему большие возможности конструкторской, изобретательской работы.

В 1823 г. Стефенсон организовал первый паровозостроительный завод в г. Ньюкасле.

«Ракета» была не первым паровозом, сконструированным и построенным Стефенсоном, но этот превосходил другие по многим показателям и был признан лучшим локомотивом на специальной выставке в Рейхилле и рекомендован для новой железной дороги Ливерпуль— Манчестер, ставшей в то время образцовой.

Железные дороги начали играть в XVIII в. огромную роль. Их значение очень велико и в настоящее время. Паровоз долгое время занимал монопольное положение на железных дорогах. Но во второй половине XX в. был практически полностью вытеснен электровозом и тепловозом.