Итак, попаданец отлично обосновался в древности и у него появился настырный зуд построить паровую машину. Что конкретно нужно иметь, чтобы ее построить?…
Во-первых, нужно выяснить для чего ее применять. Основные применения — это стационарная машина как привод для станков или электрогенераторов, машина на паровозе и машина на пароходе.
Паровоз можно отметать сразу. Для него нужны железные дороги, а рельсы нельзя делать из чугуна — они лопаются под весом вагонов, рельсы должны быть стальными. А стальные рельсы — это развитая металлургия, которая не только умеет переделывать чугун на сталь в больших количествах, но и может эту сталь прокатывать. Производство рельс процесс непростой сам по себе, но в данном случае он должен быть еще и чрезвычайно массовым.
Паровая машина на производстве выглядит куда более привлекательной. Но какое именно производство попаданец собрался механизировать? Те станки, что будут у него в наличии, вполне можно вращать водяным колесом. Вопрос о паровике встанет только тогда, когда производство разрастется и мощности воды не хватит. Но, конечно, после обкатки паровика ему самое место на фабрике.
Еще более привлекательным выглядит паровая машина-генератор электричества. Ведь в отличие от современных ГЭС, в те времена тянуть линию ЛЭП к потребителю куда сложнее. Конечно, ГЭС никто не отменял (они до сих пор самые эффективные), но паро-генератор можно отложить чуть на потом, а пока мастерить гидроэлектростанцию.
А последнее применение в виде парохода — оно не просто самое привлекательное. Оно привлекательно именно с военной точки зрения. Ведь просто на каравеллу паровик поставить затруднительно — он займет все подпалубное пространство, да плюс еще и уголь возить где-то надо. В свое время на броненосцах во время дальних походов наваливали уголь везде, включая на палубе. Кроме того — на пароходе обязательно нужно паровая машина с конденсатором пара, иначе количество пресной воды не борту должно быть не меньше количества угля. А это — конкретное усложнение конструкции.
Но при этом паровая машина на корабле дает в бою 100 очков просто паруснику. Она не теряет ветер и позволяет зайти с самой неудобной стороны для противника. А в случае необходимости — уйти от преследования, тут несчастные 20 лошадиных сил дадут кумулятивный эффект.
Итак — для попаданца если и нужна паровая машина, то это должен быть компаунд двойного действия с конденсатором отработанного пара. Компаунд — чтобы мощность и КПД были хоть какие-нибудь.
Ну что же, приступаем.
Сначала нам нужно рассчитать машину хотя бы в общем. То есть посчитать какое количество пара в час будет выдавать котел и какого давления. Под это все должна быть рассчитана топка. Если мощность топки окажется недостаточной, то котел вообще не удастся раскочегарить до требуемого давления, а если удастся — то после нескольких оборотов он это давление потеряет и следующий оборот машина сможет совершить только через несколько минут. Если же перестараться и котел будет мелким, а топка слишком большой — то уголь будет вылетать в трубу, а котел перегреваться и постоянно стравливать пар через предохранительный клапан.
Соответственно, в зависимости от количества пара необходимо рассчитать параметры поршней, их ход и диаметры цилиндров.
К этому примыкает вопрос расчета кривошипно-шатунного механизма. То есть — диаметр маховика, и размер эксцентрика для золотника паровой машины. Следует так же учесть, что паропроводы, идущие к золотнику, должны быть рассчитаны по диаметру, исходя из давления пара и его весового количества.
Вот пусть программисты-попаданцы, положа руку на сердце, честно признаются — кто из них в состоянии это рассчитать? Потому как Ньюкомб и тем более Уатт это делали легко. Мне очень хочется увидеть, как современный офисный работник строит индикаторные диаграммы паровой машины и рассчитывает углы опережения золотника!
Итак, расчеты произведены. Задача непростая, но мы справились. Мы даже построили котел и выяснили, какое давление он выдержит — ну чтобы расчеты остального не были с потолка, здесь без натурного эксперимента никак.
Теперь посмотрим, что должно быть у нас для начала производства машины.
Во-первых, должна быть достаточно развита металлургия. И не столько потому, что машина без нее окажется безумно дорогой, а потому, чтобы большое количество стали оказалось одинакового качества. Иначе тот же маховик придется отливать из сталей нескольких случайных выплавок со всеми вытекающими. Я уже молчу о котле из листов разного металла. Листы и заклепки должны быть четко подобраны по твердости, чтобы во время работы заклепки не посрезало.
Во-вторых — обязательно должно быть доступно резьбовое соединение.
То есть — должен быть в наличии токарный станок с суппортом для точного нарезания резьбы.
Заклепки хороши для котла, там усилие идет поперек заклепки. Но соединять фланцы труб заклепками невозможно — там усилие вдоль заклепки. В лучшем случае — начинает пропускать пар под давлением, в худшем — заклепки вылетают и пар вместо в цилиндры идет к кочегарам.
Да и многие вещи без резьбы реализовать слабо возможно — хотя бы тот эксцентрик для золотника.
Недаром именно постройка паровых машин дала толчок для резьбонарезных станков.
Также хорошо озаботится сверлильным станком, ведь котлы будут собираться заклепками, а под них нужно сверлить дырки в толстых металлических листах, да еще и изогнутых.
Итак, это все мы решили, следующий этап — обеспечение точности.
В паровой машине множество точно пригнаных деталей. Главная — паровые цилиндры. Зазор в цилиндре — это мощность и КПД.
А еще есть такие детали, как центробежный регулятор оборотов, вентили для регулировки количества пара, да и в конце концов шкворневые соединения для кривошипа, чтобы они не разбились после двадцати минут работы. Иначе зачем нужна машина, которая впустую стравливает пар и после сотни оборотов клинит?
Ну что же, это все есть и можно приступать к постройке.
Тут возникает куча технических моментов и затыков.
Некоторые еще помнятся — например, нужно перед паровым цилиндром ставить еще один — чтобы направлять движение поршня, иначе поршень не ходит абсолютно линейно и быстро разбивается. Такой дополнительный цилиндр называется ползун и без него машин не строили.
Но 99% проблем паровиков сейчас и не вспомнить. А проблемы там обязательно будут — например, как делать клапан, чтобы доливать воду в котел? Там ведь давление и не станешь же каждые 20 минут останавливать машину и доливать воды! А как определить, сколько воды осталось в котле? Все ли знают устройство водомерных трубок, если из текущего поколения никто их не то, что в глаза не видел, а и не слышал о таком?
А из чего и как правильно делать набивку сальника для поршня паровой машины, в том месте, где он выходит из цилиндра? Ведь там, с одной стороны, должно быть герметизация (чтобы не выпускать пар), а с другой стороны — он постоянно движется и трется. А ведь температура в цилиндре будет не меньше 200 градусов!
И, кстати, проблемы с температурами. Часть машины будет горячей, а часть холодной. Как рассчитать тепловые расширения?
Ведь тот же цилиндр будет состоять из разных частей и наружные окажутся достаточно холодными, напряжения в них следует учесть.
Не покоробится ли золотник при высокой температуре?
Как правильно построить систему смазки и какие части машины наиболее чувствительны к трению?
Насколько удастся сделать отделение масла от отработанного пара в конденсаторе, без него же пароход не поплывет!
А уж вопросы эксплуатации — это вообще сказка! Обученного персонала не найти и очень важна «защита от дурака». Какие именно узлы особенно ее требуют и как ее конструктивно осуществить? Где вообще узкие места в надежности машины?
Знает ли современный попаданец методику запуска и остановки паровой машины? Или вы думаете, что паровику прогрев не нужен?
А что обозначают стуки в паровых цилиндрах и клацание в золотниках?
И что бывает, когда вода вместо пара попадет в цилиндр?
Как устранить резонанс при вращении маховика?
Что делать при срыве вакуума в конденсаторе пара?
Да там только с фундаментом для машины образуется воз и маленькая тележка проблем!
Вы еще хотите строить в древности паровую машину? Тогда мы идем к вам!
Получается, проще ее не строить(
Надеялся в статье на как раз методику расчетов основных параметров)
Но, спасибо за эту и предыдущие статьи — очень интересно и доступно
Немного не так. Паровик строить придется.
Но сделать это все одиночку — без шансов. Попаданец должен поднять общий уровень технологий и разбросать задачу постройки на многих специалистов, как и было вреальном мире.
Ну, справедливости ради, все упомянутые проблемы предками как-то решались по ходу дела, а не вычитывались из брошюр.
И я уверен, что современный грамотный школьник за пару часов повторит «генияльное» изобретение Уатта с внешним конденсатором, а уж студентом, читавшим книжки по ТРИЗу…
Но с резюме согласен. Добиться удельной мощности и надежности достаточной для пароходофрегата это работа на годы и десятилетия.
Вопрос не в повторении изобретения, а в расчете параметров вполне конкретной машины. Вы не школьник, но попробуйте без интернета посчитать кривошипно-шатунный механизм с эксцентриком для золотника.
Мы всё здесь знаем «в общем», а вопрос именно в реализации при недостаточности инструментов и материалов.
Паровая машина — это задача не для одного человека. И происходит так исключительно потому, что слишком много нужно подготовить перед постройкой.
Тут метод проб и ошибок не подходит по одной простой причине — паровая машина строится не из любви к искусству, она строится для получения того или иного профита, так? Т.е. мы на метод ненаучного тыка просираем реальные ресурсы, на выходе двигая науку в целом, но себе, в непосредственном приложении, не получая них…фига. Итого — спонсор огорчится перманентным фэйлом. И потом скажут, что он, де, опередил время и подох с голоду напризнанным гением, а мы сейчас пользуемся этим, этим и вот этим — давайте скинемся по рублю на памятник.
Подписываюсь!
Уатт насколько я помню начал с изучения модели парового насоса Ньюкомена. может не стоит сразу строить полносмасштабную машину?
Почему паровик? Ну ладно Ньюкомен по понятным причинам не мог придумать ДВС, но попаданец-то в курсе. А ДВС намного проще паровика в производстве.
А ну да, ну да.
Я уже писал про «простую паровую турбину» по сравнению с паровиком.
С ДВС вообще капец. Если паровую машину можно построить, поборов указанные трудности, то с ДВС это все значительно усугубляется, значительно!
С чего вы вообще взяли, что ДВС в производстве проще? Все как раз наоборот.
Я еще до этих тем доберусь…
Навскидку.
Для снабжения бензином или спиртом нужна целая индустрия.
Бывали конечно и нефтяные двигатели(+каилильное зажигание — нет нужды в электричестве), но сырая нефть добавляет проблем, да и ее еще добыть надо.
ДВС нужно охлаждение, чувствительней к качеству смазки, у двухтактных низкий ресурс, а четырехтактные сложны.
В общем проблем будет больше чем с паровиком.
Вы лучше напомните, для чего не нужно целой индустрии и с чем проблем не будет!
А что в ДВС проблем больше что в паровике — это понятно. Но другого пути нет.
Есть же еще двигатель Стирлинга. В свое время он был уже не нужен, но вот попаданцу может пригодиться
Для чего конкретно пригодиться?
Поддержу Краза, а зачем он? Автомобиль делать малость рановато. Корабль? Так мощные Стирлинги это вообще неподъемная задача. Мануфактура? так реки есть, водное колесо наше все! Так куда его?
Кроме того сделать стерлинга посложнее чем паровик, и, что самое главное, его расчеты штука не настолько очевидная как для паровика. Да и механизм у него не так хорошо запоминается…
Туда же, куда исторически шли паровики — откачка воды из глубоких шахт. В горах речек особо нет.
Разве что на угольную шахту, где ни ручья, ни места для ветряка… Работать будет очень медленно и фигово, но наверно можно сделать чуть раньше паровика.
Двигатель Стирлинга по типу Альфа банален как три пальца, делается при минимуме технологий. Для тех кто не понимает насколько это просто вот ссылка смотреть с 10- минуты.
http://www.youtube.com/watch?v=d_kfn47-7iw
Ух, ничерта ж себе, как просто! Спасибо, не знал.
Просто оно только в виде игрушки… как только мощность растет до нескольких лошадей начинаются технологические сложности. Прочтите ниже, тут уже несколько раз высказывались апологеты Стирлинга и их аргументированно разубеждали…
Если использовать паровую машину в качестве судового двигателя ,то стоит сразу определиться со способом приведения судна в движение — винт или гребные колеса по бокам, а можно и в сзади. Для гражданских судов класса река-озеро вполне подойдут боковые гребные колеса по причине меньшей сложности конструкции и отсутствия сильной качки на этих водоемах. Для военных кораблей самым лучшим будут сразу перейти к гребным винтам: они не перекрывают сектор обстрела и не препятствуют установки орудий, на них мало влияет качка, развивают большую скорость. Также стоит определиться и с формой корпуса, выбрать оптимальное соотношение длины к ширине. Я предлагаю для достижения большей скорости взять 6 к 1; 7.5 к 1. Необходимо и отказаться от придания форштевню корабля таранного выступа, который будет забирать лишние узлы. Нос должен быть выполнен по подобию клипера.
Актуальным будет вопрос и о сохранении или полной или частичной ликвидации парусного вооружения. Это будет прямо зависеть от экономичности паровой машины, затребованной дальности действия и сферы возложенных задач, то биш от типа судна. Для военных кораблей класса канонерская лодка, монитор парусное вооружение только бесполезный груз, от этих судов требуется в основном арт. поддержка своих войск в десантных операциях. Для крейсеров и линкоров все будет зависеть от места базирования и наличия возможности проведения бункеровки. Я считаю, что парусное вооружение стоит сохранить только на крейсерах типа рейдер для которых важна автономность а для всех остальных предусмотреть эскортные угольщики и отработать дозаправку на ходу по типу конвеера.
Гребные колеса имеют лишь одно преимущество — на мелководье, да и то — потому что их можно починить на месте. Ну и для буксиров, возможно — у колеса больше тяга «с места», хотя разница и не критична.
КПД гребных колес меньше винта (30% против 60%), это доказали еще в 1843 году.
Таран же можно сделать в виде бульба, хотя зачем вообще нужен таран?
А все остальное — может быть очень и очень разным, в зависимости от экономических условий и военной доктрины.
Я надеюсь, статьи на эту тему еще набежат.
Гребное колесо в комплекте с паровой машиной имеет решающее преимущество перед винтовыми в части конструктивного согласования двигателя и движителя. Фактически это выглядит как колеса сидящие прямо на коленчатом валу паровой машины. Простота и дешевизна такой силовой установки бесспорны. Вот если всплывают иные резоны… тогда заказчику придется платить заметно больше.
Новый тип движетеля неизбежно потребует за собой внедрение новой инфраструктуры, а именно угольных станций и нового типа судов — угольщиков. Потребуется и проработка остойчивости новых кораблей, т.к. паровая машина неизбежно изменит центровку. Будет необходимы спец. бассейны и модели кораблей для эксперементальной проработки. А таран по большому счёту вообще будет не нужен если своевременно будет внедрена дальнобойная и скорострельная артиллерия; таран на паровых кораблях появился только где-то в 1860-х годах по опыту итало-австрийской войны и больше нигде не применялся.
Именно!
Но это статья про то, что потребуется для создания, а то, что потребуется для обслуживания — это еще целая очень и очень немаленькая тема.
Таран заново возник в тот краткий период истории, когда, благодаря развитию металлургии, корабельная броня обогнала артиллерию. Для попаданца это крайне маловероятная тема- уж если он сможет построить судовую паровую машину в массовых количествах, то уж нарезная артиллерия ему будет точно доступна :). А вот броня противнику — вряд ли.
А проблему с остойчивостью возникнут скорее из за неравномерного расхода содержимого угольных ям.
Использование угля одновременно и потребует увеличения его добычи, и причем не абы какого, а мало дымного типа кардиф. Этот уголёк позволит уменьшить заметность кораблей с паровым движителем не давая столь большого столба дыма. Не лишним будет и такое качество угля как мало зольность, значит надо меньше чистить котлы. Для решения проблемы неравномерного расхода угольных бункеров надо использовать клапаны для приема забортной воды типа кингстон посредством которых будет выравниваться остойчивость судна. Со временем при развитии нефтепереработки можно будет и перейти на мазут, что увеличит мощность судовых машин, увеличит дальность плавания и сократит время дозаправки + в отличии от угольных ям емкости для жидкого топлива можно делать практически любой формы, да отпадает еще и необходимость в многочисленной команде кочегаров.
А вот здесь я вас приторможу 🙂
Если технологические новшества попаданцу доступны, то всерьез развернуть добычу угля — задача намного более сложная. Начиная с того где взять людей и заканчивая открытием месторождений. А так же милый вопрос с транспортировкой.
Хотя, конечно, если в радиусе досягаемости, у судоходной реки, есть месторождение для открытой добычи то динамит может существенно ускорить процесс, а баржи повезут уголь в товарном количестве к любому городу.
Но если уголь лежит в шахтах, а возить его нужно гужевым транспортом… Боюсь пароходы надолго останутся мечтой. Ускорить добычу угля в шахте — слишком сложная задача. Кроме вагонеток, подъемника, водного насоса и вентиляции ускорить работу вряд ли получится, а эти изобретения или появились рано (вагонетка и подъемник) или помогают только в редких случаях.
Первые паровые машины это именно насосы откачивающие воду из угольных шахт
С КПД в 0.5% они уже выигрывали на данной работе у тягловых животных!
В первых шахтах животные только воду качали, а тягали уголь дети и женщины(мужчины долбили уголек)
Причем тягали-волочили в деревянных коробах без всяких колес, или носили на себе в корзинах — вагонетки появились позже.
Попаданец уже знает про вагонетку что уже дает агромный плюс
А в Донбассе в слоях угля 330 мнл лет нашли колесо от телеги. Это доказывает, что в Донбассе в отличие от тех шахт, что вы описали миллионы лет назад уголь возили на колёсах.
Конечно, если вы не посетили Донецкий краеведческий музей — там вам и не такие страсти могли рассказать и даже показать.
Не иведитесь на дурь, а прочтите «Жерминаль» там более правдопадобно описан труд в шахте.
Советую спрыгнуть с колёс и освоить колесо в шахте.
Мне очень сильно захотелось отправить вас в донецкий краеведческий музей. Вот прям сейчас отправить.
Может подождать пока отпустит? Что-то я его последние два сообщения читаю, не пойму, то ли сарказм зашкаливает, то ли человек курнул чего не того… А на прошлой неделе вроде все нормально было… Может там за комп кто другой пробрался?
Может, что с тобой?
Например ганджубас не поступил вовремя?
Может далёк ты от знаний и мучает тебя величие человека? Сегодня это модно — мнить себя пупом, а прочих шлимазыми.
В этом есть доля цимоса. Как говорится не судите и сидеть не придётся. )))
Зачем?
Я там был и могу сравнить с прочими музеями по всей стране. Более обширной и интересной экспозиции нигде не встречал.
Замечу, что одного дня вам не хватит для ознакомления со всей экспозицией.
О, кстати — а почему никто не додумался использовать для топок что то вроде пеллетов и избавиться от кочегаров? Труд кочегаров был слишком дешев?
это только одна из причин. Вторая в том что уголь, он ОЧЕНЬ разный бывает. И чем завтра мы будем топить свой паровоз никто не знает. Что подвезут на станцию то в топку и пойдет.
И одно и то же количество лопат угля может не дать пара, дать достаточно пара или взорвать котел (ну или сорвать предохранительный клапан).
Опять же, сложная, энергозатратная, механическая переработка огромного количества угля, и только для того чтобы сократить дешевую низкоквалифицированную рабочую силу? Это экономическое извращение 🙂
Еще одно важное применение парового двигателя — откачка воды из шахт. Тут как раз нет конкурентов в виде водяных двигателей, и нет ограничений по массе и габаритам.
Как не странно был вполне конкурентный и простой двигатель ВнешнегоСгорания. Другое дело, что он был конкурентом ТОГДА. Сейчас он вне конкуренции. Двигатель Стирлинга.
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B2%D0%B8%D0%B3%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C_%D0%A1%D1%82%D0%B8%D1%80%D0%BB%D0%B8%D0%BD%D0%B3%D0%B0
Как не странно но советую там же посмотреть и недостатки Стирлинга.
Первый и главный ДАВЛЕНИЕ!!!!
Чтобы ДС работал хоть с какой то эффективностью в нем должны быть давления в десятки, а лучше сотни атмосфер. И при этом он должен быть герметичен.
т.е. если у вас паровик и поршень или еще какое уплотнение слегка травит — вы этого почти не замечаете, ну упала мощность и что? А вот для ДС это сразу же означает полное прекращение работы. А уплотнители на таких давлениях и температурах это та еще задачка.
Без давления Стирлинг построить можно, но мощность будет смехотворная. В смысле движок размером с сарай даст поллошадиной силы. Про КПД лучше не уточнять.
Причем громоздкость и материалоемкость являются пороком коннструкции изначально, а уж без давлений и водорода в роли рабочего тела они начинают расти в геометрической прогрессии.
Ну и следствие увеличения размеров=падение КПД. Почему? да все просто, у нас рабочее тело греется от стенок. объем растет пропорционально кубу, а стенки квадрату размера. Т.е. увеличив объем рабочего тела в восемь раз мы увеличим площадь стенок теплообменника в 4 раза. Греться об стенки газ станет медленнее и следовательно происходить это будет не в наиболее выгодный момент положения поршней, а на протяжении значительного угла поворота коленвала. т.е. часть мощности мы вообще снимать не будем.
Так что Стирлинг конечно штука забавная и сделать модельку для демонстрации можно где угодно, но вот нормальный агрегат с приемлемой мощностью собрать неимоверно трудно. Это и сейчас та еще задача для инженеров.
Дурной пример модератора заразителен!
Ваш пост — чистый бред. Посмотрите другое. Есть видео с автомобилем на Стирлинге, есть видео стирлингов для деревни — перекачка воды на огород. Прочтите Вики.
Стирлинг применяют сегодня для получения жидкого азота и гелия. Стирлинг ПРЯЧУТ от быдла, но это далеко не игрушка.
Точнее даже игрушка Стирлинг вполне показывает преимущества перед паровой машиной. Кстати паровая машина или локомобиль очень даже применялась в производстве. Например сельское хозяйство вполне применяло локомобиль и заводов в России было несколько.
Так что не верьте в росказни об отсталой России.
Прочтите характеристики дредноутов Императрица Мария и Императрица Екатерина Великая в Вики и поймёте, что такие гиганты могла построить только промышленно развитая страна.
Так что пересмотрите видео и пересмотрите свои выводы по Стирлингу.
Это кстати тот самый Перпетум мобиле, который есть, но которого не может быть. Греется от лучей солнца, ну сфокусируйте линзы на рабочей (горячей) части.
Посмотрите картинки Стирлингов в Яндексе.
Желаю прозреть.
Види те ли, я не только смотреть картинки умею но и считать. Ваше голословное утверждение о том что мой пост бред не содержит НИ ОДНОГО опровержения приведенных мною фактов.
Сейчас, с современными технологиями, делают Стирлинги эффективнее паровых машин? Ну да, далают… Вот только это те еще шедевры с давлением в сотни атмосфер. В современных условиях, с нынешней точностью и материалами это вполне посильная инженерная задача. Но в 18-19 веках она ЗА ПРЕДЕЛАМИ ВОЗМОЖНОГО, даже с учетом прогрессорства. А на уровне технологий 18 века грамотно сделанная паровая машина будет в разы лучше стирлинга как его не доводи… К ней просто требования ниже чем к Стирлингу.
Так что перечень проблем остается тот же- ДАВЛЕНИЕ, громоздкость, КПД. Современные технологии позволяют обходить эти проблемы но только за счет материалов и точности.
При чем здесь фразы про отсталость России и про дредноуты построенные в 20м веке я не понял.
Начнём с того, что Стирлинг придумал свою машину ИМЕННО, как противостоящую паровым машинам в производстве.
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B2%D0%B8%D0%B3%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C_%D0%A1%D1%82%D0%B8%D1%80%D0%BB%D0%B8%D0%BD%D0%B3%D0%B0
1818 год однако!
Вот Ползунов и Россия
Проект парового двигателя мощностью 1,8 л.с. Ползунов разработал в 1763 году. В январе 1764 г. изобретатель приступил к созданию действующей «огнём» машины. В Центральном Государственном историческом архиве СССР хранятся подлинные чертежи паровой машины с его личной подписью «механикус Иван Ползунов»
Мощность первых паровых машин ОСОЗНАНА?
Признаюсь, что мне как правило или смешно или грустно, когда я читаю здесь посты. Полная техническая безграмотность. Абсолютная историческая профанация фактов. Как с этим борятся?
Элементарно вытирают поясняющую информацию. Или просто не желают просветиться в историческом плане.
Попытайтесь найти первые сведения о паровых машинах в сотню атмосфер с указанием марки и года изготовления. Для себя найдите, а потом будите мне рассказывать о Стирлинге в сотни атмосфер в рабочем пространстве. Только год изготовления не забудьте указать.
Видите ли. Пример русских дредноутов приведён для того, чтобы вы осознали, что рассказы об отсталости России очень сильно преувеличены.
Уверен, что и Стирлинг очень сильно преуменьшен по своиму значению и возможностям. Стирлинг сегодня развивается и обходит все остальные двигатели. Его значение для Техники и технологий сегодня превосходит все другие типы двигателей.
Писать вы любитель, а вот читать и считать похоже нет.
Паровик в сотню атмосфер это бешенная машинка и появилась такая в 20 веке. Но к Стирлингу это не имеет никакого отношения.
Для ДС требуется иметь внутри газ под давлением. Под большим давлением. Под как можно бОльшим давлением. Почему? Да все просто, если вы нагреете газ на сотню градусов вы получите изменение давления примерно на 25%. 25% от одной атмосферы это смешная цифра, 25% от сотни атмосфер это уже вполе рабочая величина. В Стирлинге мы греем не весь газ, так что от этих 25% остаются слезы… Разумеется можно нагреть газ на 300 градусов и получить изменение давления вдвое, но опять же 200% от 1 атмосферы это мало…
Ели у вас в ДС будет газ без избыточного давления работать агрегат может и будет… вот только даже 1 лошадиную силу снять с него будет весьма непросто. Для этого вам потребуется рабочий поршень в несколько квадратных метров.
т.о. Паровую машинку на 3-10 атмосфер давления изготовить легко, даже если в ней будут травить соединения и поршневые кольца, машина будет работать.
А вот Стирлинг на том же техническом уровне сделать не удастся. Вернее придется делать его с рабочим телом без избыточного давления, т.е. смерхмаломощный.
Причем попаданец может сразу построить достаточно мощную и компактную паровую машину, в несколько лошадиных сил точно, ему не нужно повторять ошибки ранних моделей он выжмет максимум из текущего технологического уровня. А вот со Стирлингом его ждет облом,если у нас не 20 век на дворе то Стирлинг будет маломощный. Технологии не позволят…
т.е. вы своим сообщением демонстрируете как раз собственную техническую безграмотность. Ползунов не сможет построить Стирлинг. Не потому что он плохой механикус а потому что технологии в 1764 году не позволят сделать приемлемую точность.
Впрочем я по прежнему не понимаю при чем тут Россия и ее отсталость. Я говорил о отсталости технологий 18-19 веков в мире вообще. Приличного стирлинга в 18 веке не сделают нигде в принципе.
Кстати, сам изобретатель хоть и придумал свой двигатель 1818 году но построить сумел только в 1843 году. К тому времени технологии уже позволяли делать приличные паровые машины.
Кстати, об отсталости России, раз уж вы так хотите о ней поговорить. В научном и изобретателльском плане этой отсталости разумеется небыло, но вот в техническом и промышленном плане она была бесспорна, большая часть парового флота Царской России построена за границей. Паровые машины закупались в англии и франции
То что в 1911 году удалось построить ДВА дредноута (ЧЕРЕЗ 5 лет после выхода первого Дредноута! для сравнения Германия и США к тому моменту их построили по нескольку штук!) это говорит о том что отставание все же было и значительное. Даже для приведенных вами кораблей
турбинные двигатели, вспомогательные механизмы, гребные валы и дейдвудные устройства для своих двух дредноутов, «Руссуд», используя условия контракта, заказал в Англии, заключив договор с фирмой «Джон Браун».
Загляните сюда.
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%BF%D0%B8%D1%81%D0%BE%D0%BA_%D0%B4%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%BD%D0%BE%D1%83%D1%82%D0%BE%D0%B2_%D0%B8_%D1%81%D1%83%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B4%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%BD%D0%BE%D1%83%D1%82%D0%BE%D0%B2
Русских дредноутов всего 2 вида, суммарно 7 штук.
Вот так то…
Как всегда. Приписываем свои проблемы другим. Вы хоть осознали мощьность паровой машины Ползунова? А ведь был ещё Уатт, там вообще шедевр. Только вот это всё паровые машины.
Самый первый газ в Стирлинге — воздух. Это сейчас водород применяют. Давление тоже изменилось. Так это сегодня всё такое, а в начале такое создать было невозможно. Причина банальна — технология металлов и сплавов. Вся проблема ваша, что вы рассматриваете всё в отрыве от технологии.
Не сможет попаданец создать паровик в сотню атмосфер, а если сможет, то это и без него уже давно сделали. Например в Швейцарии в настоящее время используют ПАРОВОЗЫ, те паровые машины. Но это не значит, что нет тепловозов или электровозов. Размер Стирлинга в 1818 году был иным, чем сегодня. Найдите для себя ТЕ размеры и осознайте свою ошибку. Ну не было в том Стирлинге сотен атмосфер. Сотни атмосфер — это ваша безудержная фантазия для 1818 года.
Современные Стирлинги имеют одну черту — внешнее сгорание. И всё. Цикл Стирлинга. При этом схемы реализации вращения вала, рабочей среды, компоновки настолько различны, что связать их с патентом 1818 года практически невозможно. Тем не менее это Стирлинги, поскольку работают по законам цикла Стирлинга.
Мне не ясен ваш подход к Стирлингу. Вы не верите в него? Так ему от этого фиолетово. Стирлинг есть и развивается, ему официально 200 лет без малого. Вам значительно меньше.
Напишите статью о Стирлинге для данного сайта. Бродить по инету вы умеете, но исторический контекст упускаете. Важно ли это? Очень. Всё от истока.
Относительно технической безграмотности.
Температура костра из дерева даёт на открытом воздухе 700 градусов Цельсия, ЛЕГКО. Своими расчётами до 300 градусов, вы слишком рано остановились. Попробуйте просчитать до 700, а лучше и дальше до 1200 под наддувом кузнечными мехами.
0-400 две атмосферы
400-800 три
800-1200 четыре
Четыре атмосферы это мощная машина, да и при трёх -ь это мощь. Это для паровой машины получить 300 гр Ц пар проблема, а вот для Стирлинга в этом отношении проблем нет. Возможно вы этого не знали, и это простительно.
Если вы знали, что воздух можно нагреть до 800 градусов, но остановились в расчётах, то вы решили смахлювать. Это уже другая оценка.
Но в любом случае, я в вас немного разочарован.
Нда… прожектер и сказочник…
1200 градусов? А из чего вы делать свой двигатель собрались? Ничего что уже при красном калении (600-700г) прочность стали существенно падет?
Ну и второй момент, ваш объем газа о раскаленную стенку что, мгновенно весь прогревается? Такое прокатывает если речь идет о настолькной модельке а, вот при серьезных размерах скорость прогрева уже не та.
3-4 атмосферы? ну-ну…
Продолжим. (а то мне вчера не дали дописать 🙂
Напомню что при красном калении железо активно окисляется, так что время существования вашей машины весьма ограничено. Так что более реальны 300-400 градусов, т.е. две атмосферы.
Для сравнения, ниже приводится методичка по изготовлению паровой машины в полЛошадиной силы, там котел на 10 атмосфер. Для полуторнолошадной уже используются два цилиндра. Это то что в начале 20 века можно было собрать «в гараже» с использованием доступного станочного парка.
Дальше еще интереснее.
Мощность теплового движка прямо пропорциональна количеству теплоты которое он переносит от нагревателя к холодильнику. В ДС этим занимается воздух. Теплоемкость около 1, вес кубометра 1.2 кг. Вот и посчитайте размеры агрегата мощностью в 1 лошадиную силу с учетом того что КПД Стирлинга (без наворотов вроде водорода и давления) 10-20%.
Если же вы захотите сказать что нужно просто построить агрегат побольше, напомню что изготовление цилиндра диаметром 70 см в 1760 году было техническим подвигом. http://popadancev.net.s3-website-us-east-1.amazonaws.com/borba-za-tochnost/
Что про скорость, то если верить Скрягину «гоночные» колесные пароходы в Америке развивали за 30км/ч.
В 1852г колесный пароход Френсис Скидди на гудзоне шел в течение 5 ч со средней скоростью 37км/ч.
ИМХО, самое простое — построить простенькую паровую турбину 😉
Во всяком случае, сложностей при прочих равных условиях с паровиком меньше — а КПД больше.
Первую турбину построил Герон Александрийский еще до нашей эры — делали их и в 16 веке, в 18 веке запатентовали практически современную газовую турбину.
Подробнее — например здесь https://ru.wikipedia.org/wiki/Турбина
Вы не правы. Лучше строить сразу простенький ядерный реактор. Дров требует меньше, а КПД выше. Желательно сразу ториевый. Но простенький. 😀
Перечисленные в ссылке Википедии люди, начиная от Герона, этого не знали — поэтому турбина у них и получилась 🙂
А по мне — так простейшее усстройство может ничем не отличаться от обычного водяного колеса, за исключением металла, из которого его придется делать — но главный выигрыш, мобильность, непривязанность к рекам будет достигнут.
А потом уже можно будет мудрить с модификациями и усовершенствованиями.
Ну не обязательно же сразу прилаживать ее под мельницу или механический молот, а то и ставить на корабль?
Примитивный электрогенератор подключить — и то будет колоссальный прорыв, в сравнении с вольтовыми столбами и прочей гальваникой
А если замахнуться на газовую турбину — так точно можно будет и о самодвижущихся повозках подумать, и о дирижаблях, и даже самолетах.
Хотя я бы не рискнул сам садиться в них — как почитаешь про все эти штопоры 😉
А уж резон «запустить турбину можно лишь через 20 секунд — а это недостаток» меня как-то улыбает 😉
Раскочегаривать топку хоть и паровика надо не один десяток минут — да даже и современный автомобиль, особенно зимой, на холодном двигателе лучше не трогать, дать прогреться 🙂
Почитайте, как делали первые рабочие турбины и почему не могли сделать раньше… Ни творчество Герона, ни бумажный пропеллер над носиком чайника турбиной называть не надо :).
Кстати почему, все забывают про двигатель стирлинга, он появился позже классических паровых двигателей, но при этом его постройка в разы проще, чем парового двигателя. Наиболее удачно использовался как раз для откачки воды из шахт, перекачиваемая вода, одновременно являлась охладителем.
http://ru.wikipedia.org/wiki/Двигатель_Стирлинга
http://www.youtube.com/watch?v=_2v4apxKijM
Кстати, вот видео про Стирлинга, http://www.youtube.com/watch?v=d_kfn47-7iw
при этом он идеально подходит для установки на корабли, там всегда есть охладитель забортная вода. в принципе по технологии легко изготавливается с раннего средневековья. Малые давления и температуры, позволяют достичь герметичности используя простейшие сальники.
В принципе что то подсказывает, что можно при создании стирлинга обойтись почти без метала (метал понадобится только на оси), систему двухцилиндрового Стирлинга можно сделать из керамики, если известен гончарный круг, то создать два сосуда идеально входящих один в другой легко, герметизация кожанными сальниками.
Можно… Вот только мощность будет никакая. К Стирлингу приходят все, изучающие тепловые двигатели… Радостно изучают… И, разочаровавшись, уходят в печали :).
З.Ы. Есль куча замысловатых гибридов, например Стирлинг-водомёт…Но все нежизнеспособны, увы…
Еще раз внимательно посмотрите ссылку, Стирлинг имел лучшее КПД, чем большинство ранних паровых машин. Да он проигывает в КПД, сложным паровым машинам и тем более паровым турбинам, ну и естественно проигрывает двигателям внутреннего сгорания. Но все искупается его простотой. А применение его в быту особенно в Российском климате идеально, будет вам воду из колодца качать, на попутной энергии печного отопления. В кузнице, тоже может чем то подсобить, Везде где топят, жгут, жарят, есть посути дармовая энергия для Стирлинга, которая так вылетает в трубу. И самое главное его достоинство, неестественная простота, особенно в типе Альфа, поймет и запомнит, даже двоечник. Изначальный Стирлинг по конструкции сложнее, чем тип Альфа. Ну а поповоду исследователи уходят в печали, это вы раскажите шведским подводникам, у которых полвину подлодок перевели на стирлинга.
Ой, ну не путайте Вы тёплое с мягким… КПД и мощность — две большие разницы.
А сделанный по лучшим технологиям конца ХХ века стирлинг на тех лодках — выдаёт ажно 100 лошадиных сил — это судовой двигатель-то! 🙂
Мощность относительно габаритов действительно маленькая, но мы сейчас говорим скорее о простоте постройки, и возможности присобачивания его для вспомогательных целей. Опять же да по построте постройки наверное элетродвигатель идет почти прямо следом, но откуда будет браться движитель электрогенератора? На гальванике далеко не уедешь, водяная турбина хороша, но сооружение плотины операция недешевая, да и привязан ты к плотине, а тянуть медные провода, так потери передачи, да еще и охранника к ним приставлять надо, чтобы не уперли :), а печку для обогрева или готовки пищи ты так или иначе топить будешь, а что стирлинг крутить тебе будет, это на твое успотрение, электрогенератор, насос с водой, сверлильный или шлифовальный станок, токарный станок ну вообщем останавливать тебя будет именно только твоя фантазия.
Ну и зачем будет нужен движок на десяток ватт, который делать полгода?… 🙂
Ну в первую очередь для развития металлургии. Если вспомнить история Стирлинг был изобретен, как простой, безопасный и экономичный двигатель, для откачки воды из шахты. Развитие металлургии, — это основа деятельности попаданца, а хороший выход породы требует шахт, с откачкой воды.
Маленькая мощность не недостаток, редуктор никто не отменял.
Тем более в условиях, когда паровик сделать вы не можете — сооружение Стирлинга — это толчок к развитию технологии.
Скорее мы говорим о том, что да Стирлинг исторически появился позже паровиков, но произошло это не от того, что не было технологических возможностей для его сооружения, а от того, что принцип его работы был малоочевиден в условиях отсутствия законов и принципов термодинамики. В этом смысле Стирлинг стопроцентно попаданческая технология, так как он знает, что такая неочевидная вещь возможна, а технологически сделать ее проще.
У вас какой то нездоровый скептицизм относительно Стирлинга, ответьте с чего же его так активно использовала английская промышленность?
Да не использовала «английская промышленность» его «активно» — обычная нишевая технология, ввиду идеологической простоты периодически привлекающая неофитов… А вот технологическая простота — весма относительная, если на единицу мощности считать.
Никакого особого секрета в нём нет, и «принципов термодинамики» базовые схемы не требуют 🙂
Сделать без металла… ну так мощность ещё упадёт — теплопроводность-то критична.
Нет, ну если придумать условия, в которых попаданцу никакой энергии не доступно, кроме скажем геотермалки… в пещерах… и чтоб ни ручьёв, ни сквозняков… :).
«Да не использовала «английская промышленность» его «активно» » полностью заменила все паровые установки по откачке воды на шахтах, а также в водонапорных башнях — это пассивно? Главная «трагедия» Стилинга, что при простоте сооружения он был изобретен не очень задолго до открытия двигателе по циклу отто и дизеля. «они уступали по удельной мощности двигателям Отто и Дизеля. Двигатель Отто, изобретенный в 1877 году и двигатель Дизеля, изобретенный в 1893 имели более высокую уделбную мощность, чем двигатели Стирлинга того времени. Это привело к постепенному вытеснению двигателя Стирлинга из промышленности. Они еще широко применялись в начале нашего века на фермах и шахтах — в основном для приведение в действие различных насосов и других применений, где не требуется высокая удельная мощность, а основными критериями являются надежность и экономичность.»
Собственно о чем был изначальный топик — о том, что потроить паровик сложно не только технологически, но и инженерно. В этом смысле есть потребность в движителе — строим Стирлинг, заметь простой Стирлинг по мощности близок к паровой машине Уайта, но ее на коленке ни сделаешь.
Я смотрю, пора статью по стирлингу дописывать…
Надо, надо…. Стирлинг — это аналог пули неймана для нарезного оружия… И там и там технологическая простота изготовления, но исторически появились слишком поздно, буквально перед новым технологическим скачком, который свел на ноль их преимущества, а оба могли появится на пару веков ранее.
«Кроме того — на пароходе обязательно нужно паровая машина с конденсатором пара, иначе количество пресной воды не борту должно быть не меньше количества угля.» Не верно. Котлы первых пароходов питались морской водой. Конечно через некоторое время в котле образовывалось слишком много соли. Тогда содержимое котла сливали.
«компаунд двойного действия» не эффективен при низком давлении пара. А пар высокого давления в плоском котле не получить.
«Но при этом паровая машина на корабле дает в бою 100 очков просто паруснику». Первые паровые машины ставили на корабли для того чтобы корабль в случае шторма мог отплыть от скал при встречном ветре и избежать кораблекрушения. До появления мощных и экономичных машин парус дает в бою 100 очков паровому кораблю.
>>Котлы первых пароходов питались морской водой
Интересно, а есть ссылочка какие именно это было паровые машины? Просто интересно, что за котлы могли такое выдержать.
>>компаунд двойного действия» не эффективен при низком давлении пара
Вообще-то и Ползунов и Уатт такие и строили. У них было высокое давление?
>>Первые паровые машины ставили на корабли для того чтобы корабль в случае шторма мог отплыть от скал при встречном ветре и избежать кораблекрушения. До появления мощных и экономичных машин парус дает в бою 100 очков паровому кораблю.
Это паровик в 20 лошадиных сил может в шторм помочь кораблю отплыть, что ли??? 😀
Тогда современные корабли с десятками тысяч киловатт должны просто отлетать!
А вот в бою — такая примитивная машина была в дополнение к парусам. И могла помочь кораблю сделать маневр, который чистый парусник сделать не мог — например, отойти против ветра.
Когда на судне установлена паровая машина в качестве судового двигателя, то первая вещь которую мы увидим на капитанском мостике будет машинный телеграф для связи с машинным отделением. Как я понимаю штука это нужная и важная, т.к. с в машинное не докричишься, да и бегать туда-сюда муторно. Еще одна вещь это переговорная труба, но с ней проще. Интересно узнать, что необходимо для машинного телеграфа, когда он будет востребован и какой сложности эта задача.
Я думаю, абсолютно ничего сложного — механически связанный рычаг и стрелка плюс звонок, привлекающий внимание. Остальное — усовершенствования, которые становятся нужны тогда, когда их сложность будет незаметна на фоне остальной машинерии.
Да, товарищи — довольно важное дело ЖД. А там ест тормоза и сцепка, то и другое вполне достойно статьи. Если со сцепкой это неудобство и при достаточной дубовости конструкция может быть любой, то из-за тормозов (точнее, их неэффективности) досрочно поерло немало народа. Если попаданец двигает технологию, то менее всего ему полезны катастройки с некрологами во всю газету.
Уважаемый Автор,
за сайт спасибо, много интересного, хотя многие утверждения и небесспорны.
По теме статьи — хотел бы поделиться интересной ссылкой «Бекетова Н.В. Как самому сделать паровую машину до 1,5 л с.» http://www.chipmaker.ru/files/file/4989/
Книжица начала конца 19 или начала 20 века — типа паровик для чайников.
Результат относительно маломощный до 1,5 л.с., и токарный станок нужен, но в принципе — «не так страшен черт …». Как демонстрационная модель и чтобы основные решения отработать — вполне сгодиться.
Ну а через несколько лет, глядишь и до «компаунд двойного действия с конденсатором отработанного пара» добраться можно. Ежели финансирование будет 🙂
Не дразните Краза, тут в вашей брошюре его (не)любимые резьбы на каждой странице 🙂
Да и собирается как раз компаунд, т.е. не самый простой вариант…
хорошо бы сравнительный обзор безрезьбовых соединений
Вообще-то сама статья писалась исключительно для того, чтобы человек осознал разницу в технологиях 20-го века и какого-нибудь 15-го.
А в 20-м веке да, паровая машина не представляет особой сложности.
http://lenta.ru/photo/2016/03/12/rmsothebys/#3
http://masterok.livejournal.com/1843241.html
http://www.chipmaker.ru/topic/151483/page__st__60
Ну что ж, нам тут доходчиво объяснили что одних знаний недостаточно, необходимы наработанные технологии, оборудование, материалы.
Если взять самую простую пивную бутылку и представить что нужно чтобы её произвести, то окажется что фактически вся мощь современной промышленности так или иначе участвует в производстве этой в общем то обычной вещи.
Я тоже хотел бы построить маааленькую паровую машинку.
Это не блажь, хотелось бы иметь источник автономного энергоснабжения для леса или дачи, чтобы и отопление и электричество, и чтобы на дровах.
Но нет у меня токарного станка в гараже… да и своего гаража нет.
А жаль… Может кто то наладит изготовление, я бы купил.
Паровая машина — это не дизель-генератор, для нее автоматизации не разработано (то есть автоматизация на уровне 1930-х годов), поэтому при работе ее нельзя бросить и пойти, над ней постоянно сидеть надо.
«Паровая машина — это не дизель-генератор, для нее автоматизации не разработано»
А что мешает такую автоматизацию сделать ?
Мозги на основе микроконтроллера, датчиков сейчас полно разных, стоят они не дорого, исполнительные механизмы либо сервомашинки либо шаговики, что те, что другие с контроллерами дружат. Можно пойти дальше и вместо механического золотника поставить электрические клапана, что упростит механику и улучшит управление. (все моменты срабатывания клапанов задаются программно) Правда часть мощности будет отбираться на питание всей этой электроники.
Да всё можно… но нахрена для современной автономки именно паровик?… Проще в трубу печки Пелтьёв навтыкать.
Если брать хозяйство в целом а не только задачу выработки электричества то пар предпочтительней, для него можно найти применение, отопление, пасека, это то что сразу в голову пришло … Хотя по большому счету разницы никакой что пришло в голову то и твори. ИМХО паровик проще и универсальнее.
>>компаунд двойного действия» не эффективен при низком давлении пара
Вообще-то и Ползунов и Уатт такие и строили. У них было высокое давление?
Эти машины относятся не к компаундным, а к атмосферическим.
А давление… 2..3 атмосферы. На них кстати было предусмотрен оперативный ремонт котла смесью железных опилок, навоза и зачем то нашатыря. Эта дрянь при течи засыплась в котел и типа затыкала дыру.
>Это паровик в 20 лошадиных сил может в шторм помочь кораблю отплыть, что ли???
Вот Вы как себе видите движение парусника и Особливо выбираемый им курс?
Ежели ветер не позволит Вам отойти от берега Вы и веслам будете рады, не только паровику.
// А давление… 2..3 атмосферы.
Уатт не использовал больше 0.5 атм. А его предшественники и того меньше.
У такой паровой машины КПД будет в районе 10% максимум. Оно надо? Если дача не в глухой тайге, куда надо неделю пешком идти, то проще завезти пропановый баллон и не заниматься сексом в гамаке.
Из чего-то более реального, ИМХО, будет газогенератор и обычный бензогенератор.
10% это ОЧЕНЬ много. Современные автомобили имеют кпд всего в 2-3 раза лучше этого значения.
Для тайги смотри что надо — стирлинг генератор http://electrotransport.ru/ussr/index.php?topic=799.90#topmsg
А зачем строить ТЯЖЕЛУЮ машину в первую очередь ? Я бы начал с машин мощностью до 5 лошадок. Такая машина вполне может обеспечит работу небольшого станка и ручного инструмента. Требует гораздо меньше тяжелых в обработке материалов, той же стали. Машина может быть как одно так и двуходовая. Какие материалы необходимы:
1 бронза/латунь/чугун — корпус цилиндра, крышки цилиндра, корпус золотника, шварцкопф, маховик.
2 сталь — коленвал, эксцентрик, тяги поршня и золотника.
3 Бронза/латунь — поршни основной и золотника
4 медь + бронза — котел, котел не обязательно горизонтальный, вполне хватит и вертикального, а вот топливо однозначно уголь.
5 Прочное дерево типа дуба — станина, маховик с утяжелением по ободу металлом.
Технологии что необходимы — литье бронзы или чугуна, токарная обработка обязательно, фрезерная обработка желательно, шлифовка полировка. Крайне желательно иметь наждачную бумагу.
Что даст такая «детская» машина … Во первых отработка технологий, во вторых демонстрационный образец, в третьих механизированная мастерская самого попаданца,в четвертых система весьма просто масштабируется, Вполне возможно на один коленвал поставить 4-6 цилиндров получив вполне приличную мощность. И в пятых такая машина значительно дешевле.
На основе такой системы построить небольшой 1-2 местный авто или катер. С авто правда все очень печально пока не появятся пневмошины и амортизаторы. А вот прогулочный катер вполне.
И уже имея опыт можно браться за что-то более масштабное в 20-50 лошадок и котлом на 20 атмосфер (если заклепки выдержат.
Да и еще забыл уточнить медь и бронза вполне хорошо паяются, используя тугоплавкие припои (400-500С) можно обойтись без винтового соединения. Это актуально для котла (дополнительная герметизация клепаных соединений), а также сборка корпуса цилиндра и золотника.
Также автором не указан еще один положительный момент от постройки паровой машины — это возможность уйти от рек с их проточной водой и не держать табун лошадей. Как пример лесопилка построенная в лесу на берегу озера, правда попить в этом случае лучше все таки дровами 🙂
Насколько я понял, низкий КПД однокаскадного парового двигателя связан с тем, что пар за тот полуцикл, в котором он расширяется, не успевает расшириться до падения давления до 1 забортной атмосферы и вылетает из цилиндра всё ещё под давлением. Модификация золотника в сторону точной регулировки количества пара, попадающего в цилиндр в каждом полуцикле двигателя, сама по себе могла бы поднять КПД (таки да: за счёт мощности) без необходимости городить несколько каскадов.
Это так?
Если да, то см. мой следующий коммент к этому комменту.
Итак, если да, то как вам такая вот модификация на тему Стирлинга для речного (пресноводного) корабельного парового двигателя:
0. Паровой котёл (далее Котёл) кроме всего прочего приводит в действие маленький поршневой двигатель, единственная задача которого — переключать клапаны всей нижеописанной машинерии и докачивать забортную воду в котёл, поскольку в этом двигателе конденсировать пар и использовать его повторно — невозможно.
1. Из Котла пар под давлением устремляется в один из нескольких баков (далее Цилиндры, поскольку функция этих баков напоиминает функцию цилиндров классического парового двигателя), расположенных в воде вдоль корпуса судна и имеющих обтекаемую форму.
2. В начале полуцикла Цилиндр заполнен забортной водой. Попадающий в него пар (в строго дозированном количестве) начинает выталкивать эту воду через сопло в направлении, противоположном направлению движения судна, создавая движущую силу.
Дозировка рассчитана таким образом, чтобы количество пара, попадающего в Цилиндр в начале цикла, было аккурат достаточно для того, чтобы вытолкнуть из Цилиндра всю воду.
Выталкиваемая под давлением вода создаёт реактивную силу, толкающую корабль вперёд.
3. Вытолкнув всю воду, пар в Цилиндре начинает остывать уже не за счёт расширения, а за счёт охлаждения стенок Цилиндра забортной водой. Именно в этом предлагаемый двигатель чем-то похож на стирлинг.
4. Остывая, пар сжимается-конденсируется, и создавшееся разряжение засасывает в Цилиндр через открывшийся спереди клапан новую порцию воды.
5. Goto 1.
Преимущества: отсутствие нагруженных движущихся частей, КПД весьма близкий к (T2-T1)/T2.
Недостаток: расходование воды в Котле. В случае морского судна придётся добавлять опреснитель либо периодически выгребать из Котла соль.
P.S. Соль из котла не обязательно именно выгребать. Можно просто периодически сливать слишком уж засолившуюся воду из котла (через теплообменник, чтобы не расходовать тепло) и наполнять его свежей, не настолько солёной.
// Насколько я понял, низкий КПД однокаскадного парового двигателя связан с тем, что пар за тот полуцикл, в котором он расширяется, не успевает расшириться до падения давления до 1 забортной атмосферы и вылетает из цилиндра всё ещё под давлением
Если давление в котле низкое, то вполне успевает расширится. Кпд низкий по формуле Карно — разность температур невелика.
При высоком давлении пар можно расширять в одном цилиндре, но невыгодно, слишком длинный ход, слишком неравномерное выделение энергии(почти вся выделяется в начале хода). Проще сделать несколько.
// пар в Цилиндре начинает остывать уже не за счёт расширения, а за счёт охлаждения стенок Цилиндра забортной водой. Именно в этом предлагаемый двигатель чем-то похож на стирлинг.
Это не стирлинг, а насос Савери/пульсометр https://en.wikipedia.org/wiki/Pulsometer_pump
Максимальный зарегистрированный кпд порядка процента.
Плюс вы по сути дела предлагаете водометный движитель, на низких скоростях он малоэффективен. Если вы посчитаете то увидите что потребный объем цилиндров будет сравним с объемом судна.
Одна из главных проблем данного варианта (не считая того что водомет не слишком выгоден) то что пар поданный в цилиндр с водой будет радостно охлаждаться о «водяной поршень» и холодные стенки не дожидаясь цикла заполнения. Можно слегка улучшить КПД накидав в цилиндр несколько кусков пробки, они образуют на поверхности «плавающий поршень», снизив контакт между паром и холодной водой, разумеется нужно добавить решетки-фильтры чтобы куски не вынесло вместе с потоком воды, ну и сами стенки цилиндра-колодца сделать деревянными чтобы опять таки уменьшить теплопотери.
Охлаждения и сжатия лучше не ждать, а просто открыть клапаны и стравить остатки пара, в том числе и в конденсатор, ясное дело что получится получить только часть воды, но это лучше чем ничего.
Разумеется сам цилиндр- колодец расположен ниже ватерлинии, чтобы он был заполнен водой по умолчанию.
Просто оставлю это здесь
https://youtu.be/xx9Q8PphAVo
Пошаговый запуск паровоза.
Вообще там на этом канале еще есть про обслуживание паровозов.