Тут уже много раз разбирали паровозы как любимую игрушку попаданца. Сейчас время заглянуть в топку, а точнее — поинтересоваться соединением топки и парового котла…
Собственно, вопрос сводится к «а как это работает и не взрывается»?
Для этого обратимся к книге В. Дробинского «Как устроен и работает паровоз», 1955 год. Далее все цитаты — из этой книги.
В реальности у каждой паровой машины топка и котел это единая конструкция. Разделены они только в учебных роликах и моделях паровиков, запускаемых от таблетки сухого спирта. Даже в паровике Джеймса Уатта это была единая конструкция, пусть даже объединенная кирпичной кладкой (проще говоря, оно и было кирпичной печкой). Но как делали топку на движущихся паровиках — на паровозах, пароходах и тому подобное?
На самом деле — ничего сверхъестественного не было. Вот иллюстрация из книги, для лучшего понимания я раскрасил — где вода, а где огонь.
А теперь читаем книгу «Во время работы котла все его стенки испытывают усилие пара, измеряемое тысячами тонн. Только на стенки огневой коробки паровоза серии ФД, общая поверхность которой составляет примерно 300 см2, действует сила превышающая 4500 т (при давлении пара 15 кг/см2). Эта сила почти в 18 раз больше веса самого паровоза серии ФД с тендером».
Тут надо сразу сказать — попаданцу не светят паровозы такого давления. Если получится раза в три меньше, то это будет чистая победа. Тем не менее, даже 3 атмосферы, как у первых паровозов это совсем немало.
И совсем неудивительно, что при плохом прокате стали (а, вообще, у попаданца прокат будет?) котлы любили взрываться. И ладно если сам котел, его можно сделать цилиндрической формы и стянуть дополнительными полосами (как все всегда и делали), но что делать с топкой?
Как мы видим — топка это часть котла, и ее форма отрабатывалась десятилетиями. К примеру — наклон свода подбирался по пол-градуса, как наклон конического плеча гильзы. Сложно было это без компьютера, смоделировать не получалось только методом тыка.
Тем не менее, как же получалось удерживать давление? Причем паровозы серии ФД это не вершина, были паровозы с давлением в несколько раз больше.
Обращаем внимание на лес черточек в верхней части. Это не просто черточки, это — жесткие связки.
Опять цитата «Связи, расположенные горизонтальными и вертикальными рядами, удалены друг от друга в среднем на расстояние около 100 мм. Всего на укрепление топки идёт более 2000 боковых и потолочных связей. Например, топка паровоза серии ФД имеет 2512 связей; из общий вес достигает 3.2 т»
Тут нас интересует то, что названо «контрольное отверстие».
Дело в том, что эти связи были жестко приварены электросваркой к стенкам топки (рассматриваемые паровозы начала 40-х годов). Ранее они, понятно расклепывались. Но с торцов связи было просверлено отверстие. Зачем? Если где-то жесткая связь ломалась (а ломалась она внутри котла и, как гооворит сопромат, у мест ее крепления), то через это отверстие начинал сочиться пар — и было видно, что жесткая связка внутри поломана.
Поэтому когда в фильмах показано, как в котле поднимают давление выше пределов, из котла выстреливают заклепки и начинают бить струи пара… то это НЕ заклепки. И они не разлетаются, поражая все живое.
Я, вообще, плохо представляю какое должно быть давление, чтобы выдавило крошечную заклепку и при этом не разорвало сам котел. Это же паровоз, а не второй контур атомной станции.
Все проще — жесткая связь внутри ломается, стенка топки хоть и выгибается, но заметить это без инструментальных методов невозможно. А вот струйка пара сигнализирует — связки рвутся, скоро все взлетит.
Но если попаданцу мало трудностей, то напомню — топка штука теплонагруженная и что хуже всего, теплонагруженная неравномерно. То есть металл топки расширяется от температуры неравномерно и каждый раз в других местах. В зависимости от кучи условий какие-то жесткие связи могут быть не нагруженные совсем, а каким-то придется держать давление за всех одновременно.
Что делать в таком случае? Делать не жесткую, а подвижную связь.
Тут уже задача посложнее. Тут один конец делают с шарообразным утолщением, на лист приваривают втулку с резьбой, которая закрывается резьбовым колпачком. Если посмотреть на реальную топку, то это выглядит как ряды болтов на пустом месте. Но эти болты не держат конструкцию внутри топки, а просто закрывают крепление подвижной связи. Даже не представляю — требуют ли они ухода или состоянием подвижной связи не интересуются.
Ну как, легко ли сделать паровоз? Легко? Тогда как вишенку на торте, могу добавить — в котле есть еще третий тип связей, «тяжами». Их используют в углах огневой коробки и прочих неудобных местах.
«Тяж одним концом прикрепляется к потолку кожуха топки, а другим, имеющим форму вилки, соединяется с угольником на лобовом листе».
Поэтому совет попаданцу: прежде чем мастерить паровоз или пароход, проверьте — не магический ли мир? Если магический, то пробуйте, а вдруг гномы что дошаманят. Если нет — не пытайтесь!
Да, паровозики 40х годов (т.е. по сути пик развития) — та еще вундервафля, по таким технологиям можно ядерные реакторы строить (что собственно и делали).
Первым паровозам было проще, хватало обычной цилиндрической вставки, жесткости и толщины метала хватало чтобы держать бешенные давления аж в 3 атмосферы…
Второе очевидное решение- водотрубный, барабанный котел, топка в нем всетаки отдельная конструкция, в которую встроены цилиндрические элементы котла, соединенные водогрейными трубами. Т.е. задачи прочности решаются немного проще.
Это типичный паровоз из 30-х, никаких вундервафель, самый массовый довоенный паровоз Германии 17 атм, насколько я помню.
Ну а цилиндрическая вставка и 3 атм — да (но опасно, что и было продемонстрировано чуть ли не сразу).
Вот только у 3 атм ни КПД ни мощности, да и просто цилиндрическая вставка возможно только в случае небольшого котла.
Проблема не решается отдельной топкой, там КПД будет близок к машине Ньюкомена, такое нафиг не сдалось никому. А сложность конструкции возрастет в разы из-за температурных напряжений.
И самое интересное, что современники это понимали и даже не пытались делать подобное.
//Это типичный паровоз из 30-х, никаких вундервафель,
Никаких вундерввафель? Продукт более чем 100 летнего развития паровых машин, фактически самый их расцвет?
А барабанные котлы есть в статье на этом сайте и они как раз следующий шаг в развитии. Топку то можно просто теплоизолировать так что ее КПД будет вполне высок, а сложность конструкции… что там что там огромное число водогрейных трубок только в современном барабанном котле они выходят из маленького нижнего цилиндра в большой верхний что как раз снижает проблему температурных расширений. Цилиндры мало связаны со стенками топки так что их деформации почти не влияют друг на друга. Ну а стальная изогнутая(!) трубка которая греется на пару тройку сотен градусов… собственно все температурные напряжения компенсируются ее изгибом.
Посмотрите сами, нынче такую топку, со связями, никто не делает. Просто потому что умеют лучше.
Именно ЭТОТ паровоз — никак не вундервафля. Потому что даже в то время были намноооого более крутые машины, а этот просто рабочая лошадка с такими себе характеристиками. И главное требование к нему это низкие эксплуатационные расходы, да и стоимость подешевле. Бытовуха.
И тут вопрос не в барабанном котле — а в топке, которая там могла бы быть точно такой же. У барабанного фишка не в форме, а в многоконтурности. Если я ошибаюсь — фотки топки барабанного котла в студию.
Только не надо давать фотки газового котла, попаданец не будет строить паровоз на газу. Да и никто не будет строить. И, собственно, не строили.
Вообще.. а какие паровозы были с барабанными многоконтурными котлами? Они вообще были?
Ну это примерно как сказать что Лада Калина не вундервафля и с нее попаданец можно начинать освоение автотранспорта. Бытовуха же…
Любое паровое изделие 20 века это продукт 100 летнего развития паровых машин.
Фишка барабанного котла в том что основная (а вернее вся) передача тепла производится в водогрейных трубах. Т.е. сама топка вообще не нагружена, давление котла воздействует только на стенки этого самого котла. Прочтите определение барабанного котла в вики и поймете что топки со связями в нем быть просто не может. Некуда там ее пихать.
Собственно барабанный котел это предтеча прямоточного котла. Последний сделали когда догадались что и барабан то не нужен, хватит только питающего насоса.
И барабанный и прямоточный это ВОДОтрубные котлы. У них нет топки ВНУТРИ котла, у них ТРУБКИ которые проходят внутри топки. Соответственно топка хоть кирпичная хоть стальная утепленная (для снижения теплопотерь)это просто кожух внутри которого горит огонь и расположены трубы.
Но если хотите картинку- пожалуста:
https://konspekta.net/studopediaorg/baza1/198742246994.files/image005.png
Как видите топка в виде прямоугольника, стенки никакого давления не испытывают…
От топлива тут мало что зависит…
На счет моделей с барабанным котлом сходу не отвечу. в 1937 году был сделан гибрид- обычный котел сильно укоротили, на осовободившееся место воткнули трубы пароперегревателя и экономайзера, получили что то среднее между классическим, огнетрубным, и прямоточным котлом. Потом сделали и просто с прямоточным.
цитата:
https://www.vparavoz.com/books/kurp/kurp_79.html
За время существования паровоза давление пара в котле возросло в несколько раз. Однако самое высокое давление, которое удалось получить в обычных паровозах, не превышает 20—22 ат.
Более высокое давление в котле паровоза обычного типа (т.е. имеющего топку с плоскими стенками) не удаётся применить, так как это связано с прочностью котла.
Вот почему для давлений выше 22 ат обычный паровозный котёл не годится. Он должен уступить место котлу специальной конструкции.
Собственно специальная конструкция это и есть прямоточник. Так что все упомянутые вами котлы с большим чем у «рабочей лошадки» давлением уже такой топки не имели…
>>Ну это примерно как сказать что Лада Калина не вундервафля и с нее попаданец можно начинать освоение автотранспорта
Абсолютно противопроложное. «Если лада калина как бытовуха настолько сложная, то попаданцу не следует этого строить».
Собственно, об этом и статья.
Так я не понял, были паровозы на барабанном котле или только ваши рассуждение «о чем-то среднем»?
Или «пацаны не знали»?
Или смогли построить только к 50-м годам, потому что раньше не получалось — а вы рекомендуете его как более простую конструкцию?
Или вообще никак не смогли прикрутить его к паровозу (конечно, то, что НЕ вышло в реальном мире, попаданец влегкую реализует, ага).
А картинки со стационарными котлами — фтопку, вы бы еще схему доменной печи тут показали.
Начиная с 30 были сразу на прямоточном. Сначала экспериментальные, после войны уже серийные, это именно те, с давлением выше 20 атм.
https://slovar.wikireading.ru/539556
https://www.vparavoz.com/kp/kp_7.html
С учетом мощности топки паровоза использовать там барабанный просто крохоборство. Во всяком случае в 30х годах, когда мощность паровозика от 1000 лошадок.
Еще одна проблема: налаженное производство. Тот же Эхо производился с 1912 по 1957 (!). Причем он вовсе не был вершиной технического прогресса! Но производство было отлажено, ремонтная база имелась повсеместно, так что заменить его на что то другое было слишком хлопотно. Нет, он конечно совершенствовался, менялись некоторые агрегаты, скорость и мощность малость подросли за 40 лет… Но отлаженную технологию особо не меняли, работает и ладно. Фактически прекратили производить из-за «широкого распространения электровозов и тепловозов».
так что если технология «не вышла» в нашем мире это вовсе не означает что она плоха, просто на момент ее появления уже были другие, более выгодные, или более отработанные технологии. В случае паровых котлов наличие отработанной и развитой технологии производства обычных топок тормозило внедрение новых, более экономичных вариантов.
//Если лада калина как бытовуха настолько сложная, то попаданцу не следует этого строить
Странная логика и странный вывод. Если Лада сложна, то нужно выбрать как исходный прототип что то попроще где то между жестяной Лиззи и УАЗ-69. Или поискать такое решение которое тоже используется, но не настолько сложно — например, внезапно, электромобиль. Выбирать нужно с учетом местных особенностей и местного уровня развития техники, а так же целей изготовления этой вундервафли или серийного устройства. А отказываться от наземного транспорта только потому что современные нам устройства чистый рокетсайнс для попаданца… Это просто глупость и перфекционизм в в обостренной форме.
Не понял, вы уже про барабанный котел забыли?
И сейчас мне объясняете, что прямоточный на 20 атмосфер сделать проще примитивного? «А пацаны не знали».. Я все верно понял?
Барабанные котлы применялись только на судах. Высокие они… в габарит паровоза (а так же туннелей и мостов) не встроить.
https://privetstudent.com/referaty/referaty-transport/372-sudovye-kotly.html
Вот, кстати, яркий пример как отлаженная технология с устоявшейся инфраструктурой не пускает более совершенную. Если бы изначально строили паровозы повыше и делали мосты и тоннели больших габаритов то внедрение барабанных котлов повысило бы КПД паровоза и упростило бы задачи разработки паровозов высокого давления. А если пытаться запихнуть этот котел в габарит обычного то не получается естественная циркуляция и проще сделать паровоз с прямоточным котлом.
//И сейчас мне объясняете, что прямоточный на 20 атмосфер сделать проще примитивного?
именно так 🙂
Сделать прямоточный с давлением 20,30 или 50 атмосфер- вполне возможно, а вот сделать примитивный с квадратной топкой, под такое давление НЕВОЗМОЖНО.
Так что сравнивая «можно но трудно» и «невозможно» получаем положительный ответ на ваш ехидный вопрос. Да проще.
Разумеется если речь идет о низких давлениях и больших габаритах то корячится с прямоточником невыгодно, жаротрубный котел в данном диапазоне выигрывает по простоте.
Но к 30м годам требования к паровозам повысились настолько, что задумываться о прямоточниках стали везде. Экспериментальные модели с прямоточными котлами строили как у нас так и за рубежем.
>>яркий пример как отлаженная технология с устоявшейся инфраструктурой не пускает более совершенную
То есть все сводится к тому, что «пацаны не знали»?
И те, кто строил паравозы в 30-х годах, не знали, что на Титанике стояла паровая турбина и именно и исключительно поэтому ни одной паровой турбины на паровозе не было, верно?
>>Сделать прямоточный с давлением 20,30 или 50 атмосфер- вполне возможно
А, ну точно, «пацаны не знали»!
Прямоточная система была впервые построена в 1827, первый паровоз под нее был переделан в 1849-м ( https://en.wikipedia.org/wiki/Jacob_Perkins )
После чего… первое коммерческое использование прямоточника 1909 на стационарном паровике, первые коммерческие паровозы — Британия в 1913 и 1919 (как я понял опять по одной штуке). Все остальные страны пытались строить, проводили эксперименты… и только с 1930 по 1940 начали строить американцы ( https://en.wikipedia.org/wiki/Uniflow_steam_engine )
Уточните, что именно пацаны не знали?
Или, все-таки, это вы не знаете?
Что за бред? Вы вообще читали мое сообщение?
Вы всерьез полагаете что используя барабанный котел повсеместно на морских судах люди не знали что они лучше и эффективнее паровозного жаротрубного?
Знали отлично! Но существующая инфраструктура (те самые мосты и тоннели) накладывают на паровоз существенные габаритные ограничения. поэтому барабанный котел туда воткнуть не получалось. Была б возможность воткнули бы обязательно!
Кстати, ту же турбину на паровоз воткнуть пытались неоднократно, но ее высокая скорость вращения и склонность давать высокие показатели только в узком диапазоне рабочих режимов сделали это крайне трудной инженерной задачей. Опять же, инфраструкура… обычный паровик могут отремонтировать где угодно, а новый паротурбинный… увы.
Ну и то что проблемы с турбиной решили уже в 50х а там и тепловозы подоспели…
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%B0%D1%80%D0%BE%D1%82%D1%83%D1%80%D0%B1%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B7
Как видите по списку стран подход к станку делали многие…
Что касается прямоточного котла- его достоинства становятся заметны при ВЫСОКИХ давлениях, а его работа требует хорошей водоподготовки и крайне желательно наличие конденсатора. А он, сука, здоровенный.
Так что диапазон применения у прямоточного котла довольно узок. Огромные, очень мощные паровозы с тендером конденсатором. К такому мировое развитие ЖД пришло примерно к 40-50 годам.
Так что все пацаны знали… но имели отлаженную технологию которая выдавала средние, но всех устраивающие результаты. Так что не было причин внедрять новую технологию, более крутую но требующую значительных вложений (переход на барабанные котлы) и/или строительства сверхдорогих и сверхтяжелых (которые кстати не везде пройдут из-за нагрузки на ось, т.е. рельсы надо перекладывать) паровозов.
Вот когда они потребовались- стали строить… но там и тепловозы подоспели.
>> поэтому барабанный котел туда воткнуть не получалось
Ну и нафига было тогда столько раз писать и этот пост в том числе?
Сразу сказали бы — те пацаны знали, а я нет!
Теперь осталось сказать то же самое про прямоточный котел и вопрос будет закрыт.
P.S. Походу, придется все-таки писать почему прямоточным котлам понадобилось сто лет, чтобы реально заработать.
//Сразу сказали бы — те пацаны знали, а я нет!
Да ну? А мозг включить? Откуда у попаданца габаритные ограничения от тоннелей? Их же еще не вырыли?
Он сразу будет проектировать более габаритные но и более выгодные паровозы, с барабанными котлами как на пароходах.
Это и разумнее и проще. Ну и экономичнее.
//Теперь осталось сказать то же самое про прямоточный котел и вопрос будет закрыт.
Опа… а пацаны то не знали, зачем то пихали прямоточник в паровоз… и у нас и в Америке. Вот глупые то, у них Краза не было он бы пришел и сразу закрыл вопрос!
>>Он сразу будет проектировать более габаритные но и более выгодные паровозы
Практика показала, что шире существующей колеи и не нужно (не будет массовых перевозок, единичные случаи). А поначалу и узкоколейка была достаточна, все равно инфраструктуры нет.
Но я вас понял «нефиг строить бипланы, нужно начинать с Боинг 747». Ну и сибирские реки хорошо бы развернуть, ага.
>> а пацаны то не знали, зачем то пихали прямоточник в паровоз
И у них сто лет не получалось, а жаль — вот пришел бы Hludens и прямоточные паровики еще в 1827-м забегали бы, ага.
Водотрубные котлы можно делать сразу после освоения цельнотянутых (бесшовных) стальных труб. Которые освоили уже сильно после того, как овладели паром, и понадобились именно для паровой техники с большими давлениями.
А поскольку попаданец знает, что водотрубные котлы — это, вообще-то, хорошо, он в может форсировать процесс освоения и упереться именно в водотрубные котлы.
У них масса преимуществ — компактность и удельная мощность, значительно (на десятичный прядок-полтора) более высокое давление при том же качестве стали, бОльшая безопасность (разрыв трубы в топке — совсем не то же самое о последствиям, что взрыв жаротрубного котла). Изготовление водотрубных теплообменников сложнее — это да, но рост всех характеристик и задел на будущее такой, что игра свеч стОит. Пригодится везде — от будущих электростанций до синтеза аммиака.
Можно ли было научиться тянуть стальные трубы раньше? 100% можно было.
…
Насчёт колеи: она выбиралась не по экономическим соображениям стоимости балласта и шпал, а тупо по привычке — «по ширине лошадиной задницы»(с). Ибо конки. Можно было взять за стандарт и 2 метра, стоимость ЖД это практически не увеличило бы (а может, и уменьшило бы), но дало бы много плюшек при развитии сети. Комфорт пассажиров, устойчивость на скорости (без компенсационных уклонов РШР)…
А массовые перевозки по ЖД, конечно, будут. Их и строить-то будут поначалу только там, где нужны именно массовые перевозки — уж больно дорогое удовольствие стальной рельс. Он и сейчас-то достаточно дорог.
>>стоимость ЖД это практически не увеличило бы
Ширина колеи очень сильно удорожает строительство — нужна более широкая насыпь. И если ширина колеи увеличивается линейно, то объем насыпи в кубе.
Были данные, что именно из-за этого пришлось отказаться.
Вы в реальности хоть одну ЖД видели?
Уверен, что да.
Не замечали, что сейчас шпалы и насыпь значительно шире колеи?
Так что — нет. До 2м колею можно было увеличить «условно бесплатно».
То есть вы намекаете, что для более широкой колеи нужна более узкая насыпь? Или что эту насыпь делали «на глаз» и на нее можно положить рельсы такой ширины, что лишь бы не соскальзывали?
Должен вас разочаровать — с увеличением ширины колеи насыпь будет расти быстрее, чем даже пропорционально.
Потому что вес вагона увеличиваются в кубе, а его нужно чем-то поддерживать.
И еще прикиньте, насколько увеличится сложность построения мостов — а уж насыпать по болотистой местности…
Я «намекаю» (на самом деле — прямо говорю) на то, что колею 2м можно устроить на той же насыпи и тех же шпалах (или почти тех же). Без увеличения стоимости или почти без.
Само по себе уширение колеи НЕ увеличивает вес вагона, а снижает его — если мы про вес тары. Вагон становится «квадратнее» — конструктивно это проще, меньше материала чтобы при прочих равных нести тот же груз.
Если Вы про увеличение нагрузки на ось — то это тема ортогональна ширине колеи. Конечно, широкая колея упрощает построение на ней ЖД-системы с большой нагрузкой на ось, но вообще бОльшая нагрузка на ось никак из широкой колеи не следует. Я перечислил плюшки, которые можно было бы получить от более широкой колеи без увеличения нагрузки на ось:
— бОльшая скорость в кривых (даже если оставить габарит неизменным),
— бОльший комфорт пассажиров (если с увеличением колеи увеличивать габарит),
— бОльший ассортимент грузов (если с увеличением колеи увеличивать габарит).
К этому можно добавить меньший вес вагонов и некоторое повышение эффективности ЖД как системы, раз уж Вы об этом заговорили.
Увеличивать вес вагона и нагрузку на ось можно и без увеличения ширины колеи (сейчас этим и занимаются). Там свои сложности. Их было бы меньше на широкой колее, но ещё раз: это отдельная вещь.
//Практика показала, что шире существующей колеи и не нужно (не будет массовых перевозок, единичные случаи).
Вот неверно от слова совсем. Вагон вдвое большей грузоподъемности выгоден (собственно переход от двухосного на четырехосный вагон — яркий пример) делать более удобные и просторные пассажирские вагоны тоже выгодно (переход от узкоколейки к современному стандарту).
//Но я вас понял «нефиг строить бипланы, нужно начинать с Боинг 747»
как обычно дурь… По себе судите?
Тут скорее нефиг возится с боевыми дирижаблями давайте строить самолеты. Напоминаю что от жаротрубных котлов человечество по сути отказалось. Нынче рулят именно водотрубные вплоть до прямоточных.
//И если ширина колеи увеличивается линейно, то объем насыпи в кубе.
Два балла по геометрии.
Закон квадрата куба работает при увеличении ВСЕХ размеров.
Если увеличить ширину насыпи вдвое то нагрузка тоже вырастет линейно, скорее всего тоже вдвое (вагон станет более широким, но длиннее и выше ему становится не обязательно), а следовательно и насыпь тоже увеличится линейно. Просто станет шире. но не выше и уж никак не длиннее.
На фоне стоимости рельс (особенно в древности и особенно у попаданца) увеличение вдвое объемов работ по транспортировке и укладке щебня это слезы… Такую работу может выполнять кто угодно.
т.е. мы на сколько то процентов увеличиваем стоимость дороги и получаем вдвое большую пропускную способность… Выгода налицо.
>>Два балла по геометрии.
Закон квадрата куба работает при увеличении ВСЕХ размеров
Для гуманитариев поясняю — насыпь делается не от фонаря, а исходя из размеров вагона. Размеры вагона вырастут во всех направлениях (и его вес тоже), тут чистый закон квадрат-куб. Поэтому насыпь нужно делать исходя из.
То есть насыпь для этих же требованиях будет расти в ширину даже не пропорционально увеличению ширины рельс, а еще и коэффициентов. В случае с мостами вообще все еще круче.
p.s. Походу, придется еще и про насыпи-мосты писать статью, прямоточным котлом дело не ограничится…
>>Такую работу может выполнять кто угодно
А почитайте как строили первую ЖД в России, с какими усилиями и что это стоило — и это при крепостной системе, которая дает почти дармовую рабсилу!
«Гуманитарии» в ответ должны заметить, что размер насыпи с размером вагона никак не связан. Только с его массой (через длину шпал и удельную несущую способность насыпи). 🙂
«Квадрат-куб» тут есть, но он «играет» за широкую колею. Для более широкой колеи тот же объём груза помещается на более короткую платформу, что как раз даёт выигрыш на её материалах. Квадратная тележка при прочих равных легче прямоугольной.
>>размер насыпи с размером вагона никак не связан. Только с его массой
Вот именно это я и заметил. А вагон должен был быть куда как массивнее, гуглите реальные проекты. И, кстати — это одна из реальных проблем, которые не позволили внедрять сверхширокие колеи. Но «пацаны не знали», у них не было доступов к форумам, на которых им расскажут что их расчеты полная фигня.
>>Для более широкой колеи тот же объём груза помещается на более короткую платформу,
А вот теперь читаем книгу, которая указана в статье «Как устроен и работает паровоз», там есть целая глава, посвященная как рассчитывались размеры вагонов и паровозов. Там формула на формуле, график на графике — как разные тележки ведут себя на разных скоростях при разных изгибах колеи. Станет понятно, почему паровозы такой формы, длины и заодно — почему изгибы колею именно такого радиуса. И поверьте — это все реально оптимум, сначала вычисленный, а потом построенный.
А квадратные вагоны никто никогда не строил, удивительно, да?
Кому он, вагон, что-то должен?!
Если кто-то уширением решал вопросы пропускной способности ЖД — это его дело. Тут речь о том, что уширение даёт достаточно выгод и без этого. При том, что удорожание определяется нагрузкой на ось.
Не говорите ерунды. Не о том речь. Не о изгибах, а об устойчивости вагонов в кривых.
То есть вы предлагаете строить вагоны в восемь раз большего размера (колея в два раза шире) и нагружать их не более чем узкоколейные? Я правильно понял?
//Для гуманитариев поясняю — насыпь делается не от фонаря, а исходя из размеров вагона.
сказал гуманитарий…
//Размеры вагона вырастут во всех направлениях (и его вес тоже), тут чистый закон квадрат-куб.
Это с какого бодунища я стану увеличивать длину вагона (резко увеличивая нагрузки на ось)? И тем более высоту?
Собственно Йож указал верно, при более широкой платформе ее придется сделать короче.
Все строго по формулам (которые один гуманитарий видел но не понял).
Ограничивающим параметром у нас является нагрузка на ось (которая вычисляется исходя из прочности рельса).
т.е. имея число осей (две тележки по две оси) получаем максимальный вес вагона. Этот вес должен быть уложен на площадку которую мы только что сделали вдвое шире. Вопрос, при одинаковых материалах и технологиях что случится с площадкой? Она укоротится! А следовательно вместо длинной продольной балки получаем намного более короткую и легкую! Выигрыш в грузоподъемности вагона налицо (при той же нагрузке на ось). Кстати, при более широкой колее нагрузку на ось можно и увеличить. Что собственно неоднократно делалось по мере развития ЖД, с переходом на тяжелые рельсы, бетонные шпалы и т.д. Да и вагон сделать не 4х осевой а 6 или 8. При текущей ширине колеи делать пассажирский вагон боле чем 4х осевой не выгодно, длинна получается такая что вес вагона съедает половину добавившейся грузоподъемности.
Так что у нас получается в результате всех этих вычислений? Что поскольку нагрузка на ось останется прежней (она ограничена прочностью колес и рельс) то и объемы балласта останутся сопоставимые или лишь слегка увеличатся. т.е. увеличится ширина но в центре уменьшится толщина балласта.
Но высота и тем более длинна (интересно, как вы себе это представляли) насыпи никак не увеличатся. т.е как максимум линейный рост объемов.
Почему же у нас сейчас вагоны не короткие и не квадратные? А у нас габарит ограничен! Не можем мы сделать широкие вагоны, они в мосты и тоннели не пролезут! Вот и делаем длинные. Хотя это и не выгодно.
>>Ограничивающим параметром у нас является нагрузка на ось
Ну, блин, ну почитайте, наконец, книгу вокруг которой статья написана!
В отличие от теоретиков этого форума практики писали.
>>Почему же у нас сейчас вагоны не короткие и не квадратные? А у нас габарит ограничен!
То есть у нас есть ограничение на самую маленькую длину вагона, меньше которой нельзя?
//>>Ограничивающим параметром у нас является нагрузка на ось
//Ну, блин, ну почитайте, наконец, книгу вокруг которой статья написана!
А что, что то не так? Нагрузка на ось перестала быть ограничивающим параметром?
//То есть у нас есть ограничение на самую маленькую длину вагона, меньше которой нельзя?
Хм… Странный вывод. Видимо расчеты не ваша сильная сторона.
У нас есть ограничения на самую большую ШИРИНУ вагона. И на высоту тоже.
Простой пример: у вас две оси нагрузка на каждую по 20 тонн.
У вас есть габарит ограниченный стандартом из-за тоннелей грубо говоря 3х3 метра.
Понятно что вагончик у вас будет весить вместе с грузом порядка 40 тонн
Вопрос, если вы делаете вагон для леса и вагон для руды который из них будет короче?
Делать коротенький, маленький вагон с мизерной загрузкой и ставить на него те же две колесные пары (которые будут работать с маленькой нагрузкой на ось) НЕ ВЫГОДНО. Просто за те же деньги можно сделать более грузоподъемный вагон большей длинны.
Кстати, может вы все-же откроете нам тайну, как вы применили квдрат-куб к насыпи при условии что ее длинна ну никак изменится не могла? Ну по секрету?
И, открою вам тайну, вес балласта он пропорционален нагрузке на дорогу, т.е. напрямую связан с нагрузкой на ось. Если мы этот параметр не меняем то и вес балласта будет примерно равен для любой ширины колеи. Просто в пределе, для очень большой ширины, например для мостового крана, прокладываются два отдельных рельса с маленькими насыпями.
Не надо сводить все к нагрузке на ось. Хотя она тоже важна. Были очень тяжелые паровозы — и ставили дополнительные колесные пары.
Но, как я понимаю, вы так и не прочитали книгу и не поняли почему нельзя строить короткие вагоны? Вот чисто с физической стороны, не доходя до «невыгодно»?
А квадрат-куб — посчитайте увеличение ширины насыпи при двупутной железной дороге для сверхширокой колеи.
//Не надо сводить все к нагрузке на ось.
а эта самая нагрузка очень удобный и понятный параметр. он интегрирует в себя как технологические (типы сталей) так и геометрические (ширина рельса, диаметр колеса) ограничения.
Если мы меняем нагрузку на ось то что то сравнивать и считать становится совсем невозможно, например получится что при втрое большей ширине вес балласта уменьшится вдвое. Просто мы нагрузку тоже раза в 3 уменьшим, вот и толщина подушки уже не нужна такая…
Так что если уж решили танцевать от увеличения ширины то для вычислений остальные параметры должны сохранится. что дает нам как раз постоянную нагрузку на ось.
//Были очень тяжелые паровозы — и ставили дополнительные колесные пары
Интересно почему? Может как раз потому что нагрузка на ось не может превышать расчетную для данного рельсового пути и поэтому более тяжелый паровоз нужно ставить на большее число осей?
Чет у вас аргументы как раз ЗА мои расчеты, а не ПРОТИВ.
// почему нельзя строить короткие вагоны
О! А пацаны то не знают! и (изредка) все же строят короткие вагоны :). Например дрезина- чем не короткий вагон? Или вот такое
https://im0-tub-ru.yandex.net/i?id=80b2eea66c8ed783ad43da27f798506a&n=33&w=200&h=150
форма вагона определена физикой и экономикой. Если на экономику в экспериментальных или малосерийных образцах можно и болт положить то на физику не положишь…
//А квадрат-куб — посчитайте увеличение ширины насыпи при двупутной железной дороге для сверхширокой колеи.
А какая разница? куб это если по всем трем осям увеличение, у нас как минимум одна ось зафиксирована- расстояние между городами больше не станет. Да и с толщиной все не так просто.
Так что если считать как не странно — или аналогично или небольшое линейное увеличение. Вам же уже доказали выше что при равной нагрузке на ось вес ТРЕБУЕМОГО балласта останется одинаковый при ЛЮБОЙ ширине колеи, смотри мостовой кран.
Т.е. увеличение ширины засыпанного участка потребует просто побольше песочка для красоты (вернее чтоб не росло что попало).
вот была колея 1.5 метра, вагон в 3.5 метра (по метру с каждой стороны нависает). Ширина насыпи — 2-2.5 метра в зависимости от несущих способностей грунта. Объем насыпи такой чтоб организовать распределение веса на нужную площадь, чтоб не проваливалась ЖД в грунт. т.е. на скальном основании толщина насыпи околонулевая (просто выравнивающий слой), на слабой песчаной почве — высокая насыпь чья подошва имеет довольно большую площадь.
Двупутная дорога имеет ширину… собственно такую чтоб между двумя внутренними рельсами помещались вагоны с зазором в полметра- метр.
т.е. в нашем примере 7-9 метров. Из них НУЖНЫ 4-5. Остальное декор, тонкий слой защитного покрытия.
Увеличим ширину колеи вдвое:
колея стала 3 метра.
Вагон стал 5 метров (тот же метр выноса- больше не выгодно, потребуется более прочные и тяжелые материалы).
балласт… а как бы не меньше стало… у нас же теперь более длинные шпалы, распределение нагрузки идет на большую площадь, так что настолько высокая насыпь уже не нужна. т.е. насыпь имеет ширину 4 метра но тоньше чем была, тем более в середине.
Двупутная становится 4+4+3=11 метров при том что площадь тонких участков возросла.
было 9 стало 11 при увеличении ширины колеи вдвое. Офигеть какой квадрат-куб.
Если не верите жду ваших расчетов а не демагогических предложений пересчитать еще раз но так как вам хочется…
Что-то вы усложняете.
Начинать надо с чего-то относительно простого тип паровика Кюньо
https://www.youtube.com/watch?v=X8p3dCLwjMY
Поставить его на рельсы и посмотреть на результат.
А вы там какую-то дикую систему из набора труб предлагаете, для ПЕРВОГО паровика такое неподъёмно, нужно упростить, чтобы всем стал понятен принцип и при этом видна выгода.
Проблемы первых паровиков были в том, что взрывались они часто. А вот такая конструкция паровоза — уже мноооого реже. Именно из-за этих стяжек.
Вопрос заключается в чем: хочет ли попаданец присутствовать при взрыве парового котла или он должен учесть то, что в его время давным-давно придумано?
Значит как вы и написали ниже, проблема в калибровке предохранительного клапана паровой машины, сдаётся мне что сделать такой клапан и правильно настроить/откалибровать вышибную нагрузку на него (в три атмосферы) намного проще чем разработать эту самую огневую коробку пронизанную трубами.
Если у вас есть хорошо работающий предохранительный паровой клапан, то паровоз становится безопасным в эксплуатации, я правильно понимаю?
1. Проблема калибровки клапана — это проблема материалов, из которых сделана пружина и вообще составные части. Как смогли обеспечить точность состава металла и точность вытягивания стальной проволоки — смогли сделать клапан, который в принципе может быть откалиброван. Но если есть такие технологии… то нахрен эта машина в 3 атмосферы??
2. Паровоз, даже описанный в статье (серии ФД) не такой безопасный, как электровоз. Дело в том, что при эксплуатации прочность котла падает. И хорошо, если есть внутри такие вот стяжки, которые если ломаются, то это визуально видно, а если нет? Если сталь плохого качества, она там внутри деградирует и уже 2 атмосферы смертельно опасны?
Каким образом вы будете диагностировать состояние котла?
P.S. Цель данного сайта — даже не объяснить, а создать ощущение, что в технологиях все связано. Реальный мир это не компьютерная игрушка, где после апгрейда одного можно делать апгрейд другого.
Первые паровые котлы очень часто использовали чугун вместо стали. просто потому что время было такое…
Так что повышенная склонность к взрывам это по большей части отсюда.
Впрочем хватало и других проблем, например явное пренебрежение сопроматом (да и низкое развитие этой науки), разработка методом последовательных итераций (усиливаем то что сломалось в предыдущей версии), а то и методом остронаучного тыка, ввиду крайне слабого развития (а иногда и знания) теории. Ну и сталь плохого качества, тут не поспоришь.
Фактически желание запихнуть квадратную коробку в цилиндрический котел это следствие инерции мышления. Позже с успехом делали цилиндрические топки, задавая требуемый характер горения за счет вставленных экранов. Они не требовали такого числа стяжек (хотя ребра соединяющие стенки котла и стенки топки присутствовали) и были проще в изготовлении. Ну и отказ от топки как части котла вообще свел на нет все эти проблемы. Правда он трубует некого прорыва в области материалов — нужны высокотемпературные теплоизоляторы типа стекловаты или асбеста.
Ну так давайте фотки и схемы этих цилиндрических топок, посмотрим насколько они проще и есть ли там внутренние связи!
Фотки и схемы говорите…
https://teplospec.com/upload/medialibrary/db6/db6a1336a2742256f119973543b90851.jpg
это современный, газовый, с цилиндрической топкой и форсунками. как видите никаких связок.
http://smutc.ru/heating/ris/image020.jpg
Локомобильный газотрубный паровой котёл
Для паровозов поищите сами по ключевым словам- «радиальная топка паровоза» (паровозы серий ПТ-4, К -4, ВП-1, ВП-2), главное ее достоинство- легче и лучше держит давление. недостаток- меньше площадь колосников и объем топки.
Связи там есть но их меньше.
цитата:
Радиальные при полукруглом потолке кожуха, потолок огневой коробки не плоский, а очерчен по дуге окружности, в связи с чем потолочные связи располагаются радиально, поперечные тяжи (связи) отсутствуют. Такие топки установлены на паровозах серий СО, 9П, ПТ-4 и Кч-4. Радиальная топка, как правило, располагается сверху рамы паровоза и часто имеет низ шире верха, хотя имеются паровозы с Радиальными потолками и с вертикальными боковыми стенками (паровозы серий СО, 9П).
Информации по этим паровозам очень мало, в основном на всех схемах и фотках мы видим именно квадратную топку, такие паровозы были у нас повсеместно распространены. Вплоть до того что импортные паровозы попадавшие в СССР довольно быстро выводились из списка подвижного состава поскольку постоянно простаивали (не было спецов для использования и ремонта, да и с запчастями видимо были проблемы).
Что, опять стационарные котлы???? Может сразу корабельную паровою турбину на паровоз?
И почему это «информации по этим паровозам очень мало»? А если и попадаются какие данные — строили пару паровозов и то ближе к 1950-м годам (да и то — большинство узкоколейка, вдруг).
Шож такое, пацаны не знали что строить! Заговор производителей! Американцы не могли полететь на Луну!
А что не так то? Что, современные пацаны не знают что есть такая замечательная квадратная топка и делают фуфло с цилиндрической? Так сгоняйте, откройте им глаза, может даже премию получите!
А то они что то совсем забыли про замечательные квадратные топки и совсем не хотят их делать! Что то им в них не нравится!
Кстати, локомобильный котел который я привел выше вовсе не современный.
Информации по данным паровозам мало прежде всего потому что в интернете в основном копируется информация о наиболее распространенных паровозах типа Э или ФД из той же книжки что и картинки в вашей статье.
Но заявить что строили пару паровозов… Вы хоть поискали инфу прежде чем выдавать такой высер?
Для кого я перечислял модели?
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%9E_(%D0%BF%D0%B0%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B7)
построено с 1934 года 4500 штук! Один из основных паровозов СССР!
И кстати, вы вообще понимаете что наличие неких деталей в паровозах ближе к 50 годам указывает как раз на высокие достоинства таких деталей? Раз люди обладающие огромным опытом и знаниями выбрали именно эти идеи (прямоточный котел, радиальная топка, пароперегреватели, экономайзеры) то именно они и являются наилучшими, и попаданцу желательно их внедрять как можно раньше.
И еще, чтоб было понятно что такое проектирование паровозов.
вот например в на начало ПМВ у РИ основные паровозы это серии О, Ч, Ы с колесной схемой 0-4-0 и 1-4-0 (серии Р, Ц, Щ). Сцепной вес у них до 64 тонн.
Требовались более мощные паровозы и в результате был приянят Э со схемой 0-5-0, хотя в конкурсе были и более мощные 1-5-1 и 1-5-0. Почему выиграл Э? Пацаны не знали что нужны паровозы помощнее? А потому что 1-5-0 и 1-5-1 тупо не влазили на поворотные круги! Позже, уже в СССР поворотные круги постепенно были переделаны и в 30-50 годах строились и 1-5-1 и даже более длинные паровозы.
И в догонку, Германия при Гитлере обдумывала сменить стандарт ЖД увеличив колею и высоту вагонов до двух этажей. собственно на этих паровозах и собирались применять морские барабанные котлы. Впрочем там были и проекты газотурбовозов…
>>Раз люди обладающие огромным опытом и знаниями выбрали именно эти идеи то именно они и являются наилучшими
Да кто же спорит, что наилучшие?
Но вопрос был «а почему прямоточный котел внедряли сто лет?».
Вот ответьте на него и все. Иначе получается, что вот те люди с огромным опытом были тупее комментаторов этого сайта.
Так ответил выше то? Не читали что ли?
Люди с огромным опытом старались пропихнуть этот котел начиная с начала 20 века, и вытеснить старые котлы. Но огромная инерция существующей инфраструктуры им этого не позволяла.
Что вы ответили? Что паровоз начали строить в 1934 года?
Вопрос-то был — почему предыдущие сто лет не строили? Что пацаны не знали?
p.s. Про инфраструктуру не надо — тот же СО, на который вы ссылаетесь, была рассчитан на старую инфраструктуру и на старые заводы. По крайней мере так в википедии написано.
преведущее сто лет? то что https://en.wikipedia.org/wiki/Jacob_Perkins смог сделать прямоточный котел это конечно замечательно, вот только какое у него тамбыло давление?полторы-две атмосферу? В тонкостенной медной трубке?
т.е. он сделал демонстрационную версию этого котла. Невыгодную от слова совсем.
До нормального прямоточника оставалось еще несколько интересных технологий, вытягивание ДЛИННЫХ бесшовных труб, нормальная автоматика, готовность сделать огромный паровоз с конденсатором (или решать проблемы очистки воды на протяжении всего пути).
// Про инфраструктуру не надо — тот же СО, на который вы ссылаетесь,
Я смотрю вам религия читать не позволяет? СО имеет котел с облегченной РАДИАЛЬНОЙ топкой, а не прямоточный. Потому и опирается на старую инфраструктуру…. ну как старую, на ту которую 10 лет совершенствовали, перестраивали поворотные круги чтоб сразу вертеть по нескольку вагонов, совершенствовали паровозные заводы…
Читать надо внимательней!
>>СО имеет котел с облегченной РАДИАЛЬНОЙ топкой, а не прямоточный.
Про прямоточный же уже разобрались — вы согласились, что банально не могли.
В случае с СО уже разбираемся с радиальной топкой, что там такого.
//Про прямоточный же уже разобрались — вы согласились, что банально не могли
я согласился с тем что его могли (с определеного времени) но не получалось из-за инфраструктурных проблем. Ваш аргумент против инфраструктуры — СО оказался липовым.
//В случае с СО уже разбираемся с радиальной топкой, что там такого.
Меньше проблем с давлением радиальный свод не требует поддержек чтобы его выдержать. Поэтому топка легче.
Поскольку топка самая тяжелая деталь паровоза то ее облегчение приводит к улучшению развесовки.
Логическое развитие радиальной топки и почти идеальный вариант — цилиндрическая, коаксиальная топка, но воткнуть в нее колосники для угля задача неочевидная. Вот на газу или мазуте- милое дело! Именно этот тип топок сейчас и используют в цилиндрических котлах.
В малых размерах используются простые прямоточные котлы (горелка типа паяльной лампы и спираль из трубки все в легком теплоизолирующем кожухе).
Ну а там где места хватает используют барабанные, у них больше аккумулирующий объем так что при внезапной смене потребления ничего страшного не происходит.
т.е. со времен паровозов котловое хозяйство изрядно улучшилось, современный паровоз с квадратной топкой никто делать не будет.
>>я согласился с тем что его могли (с определеного времени) но не получалось из-за инфраструктурных проблем.
Блин, все же придется писать статью почему не могли. И без инфраструктурных проблем.
Ещё раз: с какого фига уширение колеи означает увеличение ширины вагона? почему увеличение ширины вагона пропорциональное увеличение других измерений вагона?
Как этот клин попал в Вашу голову?
Приведите цепочку мыслей, которые к этому приводят.
Вы не поняли рассуждений авторов книги. :\
Они пишут о том, что, вполне логично, из ширины колеи и допустимого радиуса кривизны её поворота (это две независимые, произвольно выбираемые людями величины) следуют определённые пропорции и соотношения. Всё остальное Вам именно что привиделось.
Можно увеличить колею и максимальные габариты почти НЕ меняя стоимости ЖД. Пропускная способность без увеличения стоимости пути не меняется — это правда. А вот колея и габариты — вполне.
>> из ширины колеи и допустимого радиуса кривизны её поворота (это две независимые, произвольно выбираемые людями величины)
От не хочу вас обижать, но это тоже НЕ произвольно выбранные величины. Просто они описаны в других книгах.
И вот в чем можете быть уверены — в этом мире технологий НЕ СУЩЕСТВУЕТ произвольно выбранных пропорций, цифр, градусов и прочего. Да, иногда (редко) нечто оказывается хоть и близко к оптимуму, но на максимуме из-за того, что цифры выбирались в другое время для других условий… но и тогда это было НЕ произвольно.
Да, и мы знаем, в литературе широко описано, как именно и почему была выбрана ширина колеи 1435 (1520) мм.
ЖД — это конка. Конка. И ещё раз конка. И уж после конки, сильно после конки, — уже всё остальное.
Соображения экономики ЖД там рядом не стояли.
Попаданец обязан мыслить шире и глубже, иначе — какой он, в пень, попаданец? Если знания о будущем не приносят ему пользы, он просто дезадаптированый хроноабориген.
А в Индии еще на 10 см шире, чем в России. Походу, в Европе лошади самые худые, а в Индии самые жирные. Британские инженеры, когда приехали в Индию строить ЖД, забыли дома линейки и стали измерять конские жопы.
p.s. А слабо почитать историю, как было хотя бы в Британии? (гуглить «the gauge wars»). Там, между прочим, было две колеи 1,435 мм и 2,140 мм. И собирали целые комиссии — и внезапно приняли более узкую (Regulating the Gauge of Railways Act 1846). Чего именно британские инженеры не знали?
Внезапно подумал — вот мы обсуждаем ширину насыпи, что можно сделать на этой же насыпи шире рельсы… И почему-то все думают про однопутную дорогу!
А жд, если нормальная, имеет два пути. Если на той же насыпи проложить параллельно две пары рельс, которые шире, то это не даст ничего, потому что вагоны для широких рельс тоже ведь шире. Значит, расстояние между путями должно быть значительно больше. Можете посчитать насколько — и насколько увеличится ширина дороги и объем насыпи.
А представьте себе, что я знаю историю, и именно поэтому пишу то, что пишу. 🙂
Ну да. То, что ширина колеи плавает от страны к стране, но остаётся в тех же пределах лошадиной задницы — аргумент именно в мою пользу.
Во-первых, до «нормальной», двухпутной ЖД — минимум полвека, а скорее — век развития. Во-вторых, двухпутные ЖД появляются тогда, когда пропускной способности однопутки уже категорически не хватает. И вот к тому-то моменту и становятся видны все преимущества широкой колеи — возможность поставить более мощный локомотив, возможность поднять скорости, возможности облегчить тару, лёгкость увеличения нагрузки на ось (потому что удельная нагрузка на см2 шпалы на широкой колее меньше) и т.п. и т.д.
Широкая колея почти, но не полностью бесплатна, а за бОльший габарит — так и вовсе надо платить (при строительстве туннелей, например). Но всё это отбивается, и чем дальше — тем больше выгод от бОльших габаритов и широкой колеи.
…
Один простой, очень простой пример, который рушит ВСЕ Ваши «исторические» аргументы.
Узкоколейки.
Они существовали во всех странах — и как грузовые, и как пассажирские ЖД (кое-где узкоколейные трамваи до сих пор живы). Был альтернативный стандарт, буде он выгоден, он бы задавил бы более широкую колею потому что… далее идут все Ваши аргументы.
И что? Они сдохли. Да, были чуть более выгодны поначалу, но по осени, когда принялись считать цыплят, оказалось, что широкая колея объективно побеждает везде. Забавна деталь: многие узкоколейки перешиты на более широкую колею именно что почти-задаром, на той же насыпи и тех же шпалах. 🙂
Ещё и ещё раз: зачем нужен попаданец, если он не делает никаких выводов и не помнит об уже пройденых человечеством граблях?
>>оказалось, что широкая колея объективно побеждает везде
А сверхширокая колея (два — два с половиной метра) везде проиграла.
«Не играла», скорее. Без попаданца, который способен увидеть в ней преимущества, у неё не было ни шанса. К моменту, когда преимущество широкой колеи были понятны, она могла появиться только на периферии цивилизации.
И неизбежно была бы (и была) вытеснена более широкораспространённым стандартом. В основном, английским (конка, да, всё та же английская конка).
Чтобы не разрывало котёл, может сделать клапан для спуска пара, как только пар становится выше 3 атмосфер, так пробку тупо выбирает и пар стравливается автоматом, а дальше пробка захлопывается собственным весом. И всё никаких проблем со взрывом котла.
Эти клапана были. От первого до последнего дня использования паровиков где бы то ни было. И тут даже есть статья.
Вот только вопросы калибровки клапана (и особенно вопросы обслуживания) — тянулись вплоть до начала 20 века.
Статья интересная а вот вывод…. В стиле Krazа: все слишком сложно, не сделаете, даже не пытайтесь.
Нет я понимаю что в теории это написано для тех афторов что изобретают паровоз в средневековье за пол года. Только я сомневаюсь что они читают этот сайт. Ну как минимум комментарии они тут не пишут. А вот людям которые активно учавствуют в жизни этого сайта скорее интереснее как это можно сделать, как можно обойти технические проблемы. Тут Kraz потешался над газовыми котлами но встает вопрос: почему бы и нет. Газогенераторы не такие уж плохие если их использовали на грузовиках в WW2. Я понимаю что принцип работы и КПД ДСВ сильно отличаются от таковых у паровой машины но ведь и паровоз не грузовик. Плюс чего на паровозе дофига так это пара и тепла. И их можно использовать для получения синтез-газа. Он же водяной газ. Я понимаю что это создает свой комплекс проблем начиная от расхода воды и заканчивая особенностями газового котла но если конструкция топки такая уж нерешаемая проблема то давайде поищем альтернативы.
Дело в том что железная дорога это качественный переход по сравнению с гужевым транспортом. Это пртнципиально другой уровень. И если попаданец хочет улучшить мир то ему придётся этим заниматься и искать пути для решения возникающих проблем.
К тому же ЖД это явно не первое чем попаданец займется. Железная дорога требует промышленного производства железа и стали. А это значит домны и конверторы. Минимум пудинговые печи а лучше мартены или кислороднык конверторы. Возможно электопечи для получения высококачественных сплавов на всякие пружниы. Не промышленного размера просто тигель с парой-тройкой электродов. Плюс станочный парк чтобы точить цилиндры, колеса, наризать трубы. Это годы работы. И за это время попаданец постоит несколько паровых машин. У него будет время поэкспериментировать с разными дизайнерами без необходимости ставить это на колеса. И только после этого можно будет приступать к сторительству полноценной ЖД.
Проблема в том, что вот любая технология, в которую пальцем не ткни, не является самостоятельной.
Внезапно все будет упираться в другие технологии, незаметные ТУТ и незаменимые ТАМ.
И, к сожалению, это не такие явные технологии типа домен и конвертеров, это может быть какая-то мелочь типа технологии тонкостенных трубок (чтобы можно было сделать паровой манометр), или термопары для пирометра (который измеряет температуру перегретого пара) или… да дофига есть этих или, у меня фантазии не хватает!
Кроме того — это все еще и требует инфраструктуры. К, примеру, паровозы нужно не только снабжать углем, но и водой. И 1 мм накипи — это 600 кг для паровоза ФД. Поэтому вода абы какая не подойдет… и понеслось.
И да — существуют некоторые технологии, которые попаданцу стоит внедрять и у него может получится.
Вот только паровая машина не из таких.
А вот тут я соглашусь с вами обоими.
С одной стороны Молибден прав, внедрять попаданцу придется столько всего что мама не горюй и к ЖД он конечно придет но уже после того как сделает прокатные станы для рельсов (а следовательно и домны и мартен и конвертеры) и стационарные паровые машины (а следовательно и станки сделает и воспитает мастеров и инженеров).
Но прав и Краз, чтобы достигнуть высокой эффективности нужно внедрять СТОЛЬКО всего… Руки опустятца.
Правда есть одно но. В ходе воспитания тех самых мастеров и инженеров они начнут сами находить решения проблем. Хорошие или плохие- вопрос отдельный. Но попаданец столкнувшись с таким решением сможет давать подсказку (и главное будет кому!) если знает более совершенное и/или простое.
Так что это резко сокращает число работ которые нужно выполнить непосредственно попаданцу.
Ну и самое главное. Тянуть все к МАКСИМАЛЬНОМУ известному решению не нужно. В большинстве задач есть промежуточные, простые варианты, которые хоть и не так эффективны как современные, но на порядки проще.
Паровая машина уровня ФД это лютый хайтек, вершина развития 100 летней истории бешенно развивающейся отрасли. Повторять именно ее дело глупое и неподъемное. Но когда вам потребуются поезда уровня ФД (т.е. у вас будут такие объемы перевозок и такие ЖД) найдется и подходящее решение.
Статья хорошая из разряда «невозможно объять необъятное».
По теме: если паровоз ещё не изобретён, то, возможно, не стоит заморачиваться с паровой машиной, а сразу «изобретать» газогенераторный двигатель и мастырить тепловоз? Тянуть сразу несколько технологических направлений у попаданца не получится без должного развития ИТК, а ДВС, на мой взгляд, в плане практической разработки всё же попроще будет, ибо, при прочих равных, обладает хорошей масштабируемостью (т.е. проще переход от модели к прототипу и, далее, серийному производству).
ДВС проще???
это врядли.
Паровик работает даже со здоровенными щелями между поршнем и цилиндром. Материалы большинства деталей хоть медь хоть чугун. Никаких проблем при старте, элементарно управляется, не глохнет…
Короче делать и настраивать его всяко проще.
Вот сделать газогенераторный коаксиальный котел с пароперегревателем и экономайзером типа того что я выше приводил — это идея неплохая. Но паровоз у которого в качестве отходов- кокс и древесный уголь это сильно 🙂
С точки зрения конечного результата и развития ПУЧКА сопутствующих технологий — проще. И выгодней. И, как уже сказал выше, гораздо легче переходить от моделирования к прототипу, т.к. в ДВС конструкция с нелинейно изменяющимися параметрами, при увеличении всей конструкции, только одна — камера сгорания, тогда как в паровой машине их гораздо больше и, при этом, они ещё и взаимосвязаны.
А современные проекты паровых машин (во всяком случае мобильных) разрабатываются либо с водотрубными котлами, либо как вариант водотрубного — прямоточными.
Кстати, книжонку «устройство паровоза» я скачал и прочёл лет 10 назад. Интереснейшее чтиво, во всяком случае для меня как инженера!
Почитайте статьи «две лошадиные задницы» и «линии передачи механической энергии». Там многое уже обсуждено.
По мне ключевыми словами остаются «габарит и нагрузка на ось». Ширина колеи второстепенна. Метровой хватит в принципе, как показывает опыт тяжелых рудовозных линий ЮАР и Австралии.
А вот габарит позволяет запихнуть более широкую топку, удачнее расположить паровые машины. А позже поставить более мощные электродвигатели.
И кстати да,
Именно послезнание говорит, что 100 лет развития паровозов — тупик!
Не нужно их строить!
Электричество или ДВС и проще и эффективнее пара!
«Именно послезнание говорит, что 100 лет развития паровозов — тупик!
Не нужно их строить!Электричество или ДВС и проще и эффективнее пара!»
Угу, а многокорпусной тракторный плуг эффективней сохи деревянной, и, провалившись в Х-XV века, доблестный попаданец сразу должен наладить серийное производство плужных установок для К-700. Средневековое общество сразу-же придет к процветанию, сытости и социализму…
Паровозы и другие паровые машины использовались и производились ещё и в эпоху реактивной авиации и даже в эпоху наступившей атомной эры. И дело не в привычке общества к паровым машинам, дело даже не в традиции. Всё упирается в инфраструктуру для возможности эксплуатации того или иного источника механической энергии на транспорте. Если технологически тепловоз мог быть построен еще в конце XIX — начале XX веков, то введеным в эксплуатацию быть не мог по причине отсутствия инфраструктуры для данного вида транспорта. То-же касается и электровозов, даже в юольшей мере касается.
Вот пример исторического казуса: электромобили широко и серийно производились в те-же времена. Однако в определенный исторический период они, как и паромобили, были побеждены автомобилями с ДВС. Почему? Кроме лобби олигархии от нефтепродуктов тут сыграла роль еще и эволюция транспортных средст с ДВС, а самое главное — появление инфраструктуры для эксплуатации авто с ДВС: строительство нефтезаводов и сети автозаправок, появление сети СТО. Как ни странно, но электромобили, в начале 20 века имели больше возможности «заправится» в крупных городах, нежели бензиновые «моторы», электромобили даже в части ресурса эксплуатации аккумуляторных батарей по пробегу имели преимущество перед ДВС. О паромобилях вообще нечего говорить: инфраструктуры как таковой им почти и не надо было: топливо и воду почти везде можно было найти, смазки тоже было вокруг полно, начиная от топлёного сала до дёгтя.
А последние десятилетия по поводу электромобилей в прессе нет-нет да подымается восторженный щенячий визг типа «Тесла-мобили» и т.п. А что нам говорит послезнание? А напомнить про историю эксплуатации ДВС в авиации? А почему паровые машины на транспорте строили и эксплуатировали более полутора сотен лет, а ДВС в пассажирской авиации едва 70 лет смогли прожить? А почему сейчас авиация перешла на ТРД и ТВД, переходит на них даже легкомоторная малая, вроде одноместных «пепелацев»? А ещё и на электротягу переходят некоторые малые «электролёты», пусть пока экспериментально или малосерийно. И при этом при всем у тебя под окнами по утрам портят воздух, прогреваясь, табуны экипажей с доисторическими поршневыми ДВС. Да, именно доисторическими! Бензиновые ДВС были изобретены и построены практически в том-же виде ещё в конце XIX века! И последние более чем сотню лет они только совершенствовались, не изменяясь ни в чем принципиально! То что перешли от карбюратора к системе непосредственного впрыска и от контактно-кулачкового трамблёра к современному электронному и CDI зажиганию — картина в целом не изменилась, ДВС остался прежним, возросли немного экономичность и мощность, экологичность. И перевод на газ картину сильно-то не меняет: так-то первые эксперименты с ДВС проводились именно на газовом топливе, лайми пытались получить рабочий агрегат на светильном газе. Почему мы до сих пор катаемся на вонючих бензиновых(дизельных) перделках? А потому что 1. Это кому-то выгодно 2. Инфраструктура нынешняя под это заточена 3. Не доросли технолого-экономически.
Вот и паровозы даже в том 200-летней давности виде были в своё время очень эффективны и экономически оправданы, были единственно возможными и альтернативы не имели. А ты: «ДэВэСэ и искричество» …..
Паровики, это стечение кучи обстоятельств, главное из которых отсутствие нефти изначально в Англии да и в последующем легкодоступной нефти в европе тоже. Газогенерация зародилась во франции, но они не стали законодателями технологической моды, тем более, что газогенераторные двигатели требуют развития данных по электротехнике, для сооружения магнето. Да если попаданец попадет куда то типа техаса или баку, и будет развиваться там, то все шансы на запуск двигателей на калильном зажигании раньше паровика у него есть. Газогенератор проще, если у вас уже есть магнето, но магнето появилось позже паровика. Да и идея газогенерации развилась позже первых паровиков. не будем путать преимущества и исторически сложившиеся обстоятельства.
У ДВС есть еще одна сложность в сравнении с паровиком — смазка. Вернее высокотемпературная смазка. Ну это помимо точности и сложности с настройкой.
Всетаки идея слепить ДВС раньше чем паровик кажется мне сомнительной, уровень сложности у них… Очень упрощеный, маломощный ДВС соответствует по сложности продвинутой паровой машине из середины 19 века. Это не считая кучи проблем с надежностью, долговечностью, смазками, топливом и т.д.
Как двигатель для попаданца мне видится турбина Тесла, она КРАЙНЕ проста в изготовлении, не требует особой наладки, точности, работает с любым источником повышенного давления.
Вот с источниками давления нужно думать…
Котел прямоточный или цилиндрический, с цилиндрической же топкой на жидком или газообразном (газогенератор) топливе.
Парогазовый привод — помесь торпедного подогревателя с нагнетателем из такой же турбины.
Для стационарных машин та же пневматика на тромпе.
Благо этой турбине не нужно сверхвысокое давление, ей лучше побольше объем газов.
как только появилось халявное топливо в виде нефти, то появился двигатель болиндер, тупой и простой и надежный как кнехт, идеально пошедший на судах и сельхозтехнике. Простота болиндера ниже чем у паровика, но он требует нефти. А нефть требует инфраструктуры и ее дровами не заменишь. Любое развитие идет от экономической эффективности, с 11 века. каменный уголь в Англии, это дешевая замена дорого древесного угля или дров. И открою страшный секрет, до появления нефти активно пытались создать двс, которая работала бы на воспламенении угольной пыли. Понятное дело, что это тупик, но идеи были и впервую очередь они шли от топлива. Поздний паровики ходили на мазуте, и если честно паровик продержался так долго только благодаря Ж-Д, не предназначен ДВС без пары с электродвигателем к тому, чтобы трогать с места составы, даже сложная и навороченная гидротрансформация не помогала. Единственный способ выстрелить ДВС в Европе, это развитие газогенерации и электротехники. А отсюда вопрос уже не что сложнее двс или навороченный паровик, а что сложнее паровик или постройка сначала магнето, а потом и электродвигателя способного трогать грузовые составы, ибо нужен универсальный двигатель, чтобы и суда, и стационарные двигатели работали и чтобы составы мог трогать.
Ну и в догонку, про топливо, простейшая штука, в чем его хранить? каменный уголь, да хоть в ивовой корзине, хоть на земле кучей, а нефть в деревянную бочку не нальешь, нужны танки, бочки из метала, канистры, ну или хотя бы гигантские амфоры, хранить можно, транспортировать геморой. С одной стороны это может оказаться и полезным, если будет готовый двигатель и будет ясно его преимущество, то это подстегнет смежные области, тот же прокат для бочек :). Так что до появления дешевого проката, двс, это только газогенерация. С другой стороны, вброс работающего газогенераторного двигателя на рынок, тут же подстегнет поиски иных вариантов топлива для него, и может прорывного ускорить развитие нефтедобычи, а так же и других областей с ней связанных.
// нефть в деревянную бочку не нальешь
http://www.petroleumhistory.org/OilHistory/images/Barrels/barrel4.jpg
Wooden barrels and stock tanks were a common sight around oil wells in the 1860’s-70’s. This photograph is of the Egbert & Hyde farm in the Petroleum Centre area of Oil Creek Valley, ca. 1864.
Мы понимаем, что налить можно что угодно во что угодно. 🙂 во время ВОВ под сталинградом нефть вообще хранили открытым способом в каменных карьерах. Просто скорость испарения легких фракций из деревянной бочки весьма некислая, и огнеопасность при складировании соответствующая. И если для мазута и нефти это еще терпимые показатели, то вот продукты переработки, бензин керосин и солярка…. Ну флаг вам в руки и папиросу вашему персоналу в зубы 🙂
Кстати, поискал и нашел как лоутеком делать бочки для нефтепродуктов :)… Где то давал ссылку на то как получают огромные тонкие листы из сплава свинца и олова для органных труб.. Так вот такими листами обивается и спаивается тонкостенный герметичный сосуд изнутри деревянной бочки. Деревянная бочка лишь каркас, для излишне мягкого и тонкого свинцового листа.
Если делать электротрансмиссию то все, ни о каком ДВС речь не идет… Паровик тут покроет эту комбинацию как бык овцу.
Были
Газогенерация не решает проблему смазки, так что ДВС на ней не взлетит, без нефтедобычи.
Болиндер конечно тупой и простой но вовсе не легок в производстве на уровне 18-начала 19 веков (если позиционировать как альтернативу паровику). Ну и опять же смазка…
Кроме того, нефть трудно назвать халявной. Она есть всего в паре районов Европы и без ОЧЕНЬ мощной инфраструктуры снабжения для большинства она не доступна.
Так что для альтернативы паровику нужно искать что то иное, газогенерацию, или тот же паровик но более экономичный, типа прямотока, турбины тесла или коловратника с котлом на угольной пыли или газе. Впрочем пиролиз древесины тоже что то жидкое и горючие дает.
Кроме того, нефть трудно назвать халявной. Про халявную нефть, если вы внимательно читали, говорилось, если центрами попаданчества будет что то типа Баку или Техаса…
«Благо этой турбине не нужно сверхвысокое давление, ей лучше побольше объем газов.»
Угу, а ещё ей нужны очень хорошие быстроходные подшипники, а они могут быть либо шариковыми и очень качественными, либо скольжения на маслоклине, для которых надо ещё и маслице (ну пусть это будет касторка) и насос. Ну ладно, так и быть, подшипники из бакаута, а смазкой может быть для таких подшей и простая вода, но насос всё едино нужен. А вот и самое главное: для турбин (и для т. Теслы) эффективный режим работы — десятки тысяч оборотов, это не дизеля и не паровики, чтоб на каких-то сотнях или почти от нуля иметь высокие крутящие моменты. Т.е. для турбины как двигателя нужна понижающая трансмиссия, и притом сильнопонижающая. Вариантов не много: механическая (тяжелая и недолговечная, сложная в эксплуатации на бешенных оборотах турбины), электрическая (трэба высокий уровень развития электротехники), гидрообъемная и гидродинамическая (свои заморочки и ограничения с трудностями). И что мы можем получить в результате на выходе? А получим мы сложный и не надежный агрегат (стационар или транспортное средство), которым управлять, обслуживать и ремонтировать его сможет только построивший его попаданец, ибо у хроноаборигенов не хватит знаний. Вывод: паровая эксплозивная машина статического действия на заре паровых машин или до неё — лучшее решение для попаданца.
«Если делать электротрансмиссию то все, ни о каком ДВС речь не идет… Паровик тут покроет эту комбинацию как бык овцу.» А я вот гадаю, и почему это все тепловозы мира работают до сих пор на принципе электротрансмиссии?
Наверное потому что СЕЙЧАС изготовить МОЩНЫЙ электродвигатель и электрогенератор из очищенной меди вполне рядовая инженерная задача. А вот в 40х элекротрансмиссия на танке Тигр не пошла, даже несмотря на личные связи Порше.
Так что для попаданца есть простой выбор: или поднять весь пучек технологий от ДВС до сверхмощной электрики или просто сделать паровую машину. До уровня технологий середины 20 века выбор очевиден.
@А вот в 40х элекротрансмиссия на танке Тигр не пошла, даже несмотря на личные связи Порше.»
Забываем, что она давно прекрасно шла на подлодках… Габариты с паровозом те же… просто смотрим как и когда делались первые мощные электродвигатели, не приплетая частные неудачи порше. :)…. Да электродвигатель не рядовая задача, но и паровоз приличных показателей та еще вундервафля… А по поводу электротрансмиссии… дело в инертности мышления, ДВС требует передач, вот долгот муторно бились головой об стенку изобретая передачу для тепловоза, пока одному умному человеку, не пришло в голову, что вот уже есть электрические локомотивы от контактной сети, так может перестать страдать херней изобретая трансмиссию для локомотива? а наиболее простой и тупой способ просто присобачить к электролокомотиву тендер в котором будет стоять дизель и электрогенератор, которые будут изображать из себя замену контактной сети, и дело с концом… ну а потом соединить все это хозяйство в одном корпусе, убрав излишние узлы и сильно все оптимизировав, придав всему этому вид современной электротрансмиссии.
1821 первые опыты фарадея, где он теоретически продемонстрировал способность превращения электрической энергии в механическую. и меньше чем через 20 лет. В 1839 г. Якоби построил лодку с электромагнитным двигателем, который от 69 элементов Грове развивал 1 лошадиную силу и двигал лодку с 14 пассажирами по Неве против течения. Это было первое применение электромагнетизма к передвижению в больших размерах.
В 1720 году немецкий физик Якоб Лёйпольд[en] изобрёл двухцилиндровый паровой двигатель высокого давления, в котором рабочий ход совершается не низким давлением вакуума, образующимся после впрыска воды в цилиндр с горячим водяным паром, как в вакуумных двигателях, а высоким давлением горячего водяного пара. Отработанный пар сбрасывается в атмосферу. Но машины высокого давления были построены только через 80 лет, в начале XIX века, американцем Оливером Эвансом и англичанином Ричардом Тревитиком.
можно долго спорить и обсуждать, что важнее теория или практика. И что бы было, если бы теоретические знания появились в одной из сфер раньше.
1799 изобретение газогенерации и 1801 появление котлов высокого давления. Реально в газогенерации и пиролизе нет высоких технологий, но изобретена ужасающе поздно, потребность в освещении была актуальна со средневековья, даже с учетом инфраструктуры в виде труб и резервуаров в разы уменьшала затраты на освещение по сравнению со свечным.
Ну подводные лодки это примерно с начала 20 века и связка эта там от безысходности, надо ж хоть чем то акумы заряжать. Про экономичность там никто не заикался, для надводного хода дизель напрямую крутил винты.
А вот движок Якоби из 1839 года рекомендую посмотреть в живую, в Политехническом музее стоит. Чудовищное изделие. КПД ниже чем у паровоза…
Делаем связку ДВС+генератор+мотор при условии что КПД генератора и мотора ниже 50% (очень неплохо для наколенной технологии) получаем суммарный КПД в единицы процентов. Сами понимаете что у ДВС, даже в современном виде, КПД от силы 35, да еще попробуй такого достичь. А если его два раза на 0.5 помножить… Паровоз окажется совсем не плохим вариантом.
Сделать электромашины с высоким КПД задачка совсем не простая и требует серьезного станочного парка, а с таким парком можно и паровоз лепить с более чем серьезными характеристиками.
Грамотная теория позволит миновать массу детских болячек как для ДВС с электрикой так и для паровика и тут на первое место выходит технологичность и доступность по топливу. Потому как никакой теорией вы не удешевите производство и не доставите топливо по всему региону. Если ТТ дешевле в производстве чем ДВС то она и будет рулить, при равном научном обеспечении.
Как всегда вопрос в задаче. Что решали первые паровые машины? они решали задачу привода стационарных механизмов в тех местах, где отсутствовала возможность использования энергии речной воды. Для этих нужд быстро и просто хотя бы паровая машина Уайта, или Стирлинг, если ненужна большая мощность. Но попаданец то хочет себе авто и танк. Для этих целей пойдет только ДВС. А еще он хочет себе электрическую лампочку и кучу прибамбасов с электричеством. Вот и весь ответ, запуск конкурирующих технологий ускоряет развитие этих технологий даже не самим попаданцем, а обычными людьми, если это происходит хотя бы в 18-ом веке. Идея ДВС тупо не зарождалась из за отсутствия топлива, первые ДВС проектировались под порох и угольную пыль, покажите людям возможность развития двс под газ и жидкий впрыск, они сами разберутся. Много раз было показано как мельничное колесо посредством механических тяг передавали энергию на удаленные объекты. КПД и потери на трение считали? Но ведь городили такие хрени на километры, потому что была нужда. Покажите, что можно энергию из механической перевести в электрическую и потом назад в механическую почти без потерь передав ее по проводам, и спрос породит развитие. Вот реально, покажите году так 1700, рабочую пару генератор-электромотр и передачу энергии по проводам, и есть вероятность, что машины уайта и иже с ним нахрен не будут нужны. и Эволюция пойдет по пути совершенствования электротехники и сопутствующих отраслей… Был спрос, был первый действующий образец, были люди предлагающие решение под ключ, и дело пошло.
Достаточно легкополучемое топливо для ДВС — скипидар, спирт, светильный газ.
Смазка: дёготь и, возможно, продукты перегонки/ректификации каменоугольной смолы, которую не знали, куда девать, во времена перехода с древесного угля на кокс.
Насчёт точной подгонки деталей, первые советские тракторы имели двигатели, в которых стояли поршни с кожаными прокладками-уплотнителями, да и качество самих тракторов было… так себе. Работали, правда, на керосине.
В общем, опять же, с точки зрения развития двигателестроения и всеми связанными с ней отраслями, развитие ДВС более выгодно и продуктивно.
Турбина Тесла, при всей своей простоте и эффективности, имеет один практически нерешаемый на ранних ступенях развития затык: невозможность простого и эффективного преобразования крутящего момента в тяговое усилие.
Скипидар и спирт в качестве топлива для паровоза и парохода это слишком… первое проблематично по объемам второе матросы выпьют.
т.е. пока мы говорим о личном мопеде Его Величества — не вопрос, пойдет и скипидар и спирт. Но как только начинаем говорить о массовом внедрении- амба.
Деготь в качестве ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ смазки???? Это что то новое.
Что касается ТТ и редуктора- тут может помочь ременная передача. При размерах ТТ около метра (корабельная установка) скорость вращения у нее относительно невелика, так что обычные шкивы с кожанным ремнем справятся.
Скипидар и спирт для ДВС. Что там съедят или выпьют — это несерьёзно.
Дёготь — в качестве низкотемпературной смазки в узлы, которые требуют густой и вязкой смазки. Про высокотемпературную уже сказал.
Ременная передача для ТТ на каких оборотах? Материал ремней? Материал шкивов? Передаточное число?
Под топливом для паровоза/парохода я подразумеевал объемы. Скипидар конечно получают бочками, но тут то потребуется получать его цистернами. т.е. вопрос логистики, доставить или высокопроизводительную установку в лес или гору древесины на перерабатывающую фабрику. Тут ведь вопрос даже не о тоннах, а о тысячах тонн.
Про высокотемпературную- продукт от каменноугольной смолы? А он точно подходит для этих целей?
Ременная передача… тут конечно вопрос что строим. Для турбины Тесла работает следующее правило — внешняя точка ротора движется со скоростью от половины звуковой до звуковой. При размерах ротора в полметра-метр это всего единицы тысяч оборотов в минуту. И чем больше диаметр тем меньше частота. т.е. пара тысяч оборотов в минуту вполне достижимое число при вменяемых размерах.
Т.е. на катере с турбиной диаметром 30-50 см вопрос редуктора актуален, а на корабле с турбиной диаметром полтора-два метра можно напрямую на винты выпускать (хотя конечно лучше тоже через редуктор).
Соответственно для катера/миноноски достаточно широкого плоского кожаного ремня (типа того что использовались для привода станков) по чугунным/стальным шкивам.
Передаточное число потребуется порядка 1:10-1:20 в зависимости от формы винтов.
Подобное решение позволяет обойти сложности с изготовлением высокоточных скоростных шестеренок. Разумеется только на не слишком больших корабликах 🙂
Впрочем если вспомнить мощность двигателей на первых пароходах то проблема не кажется столь уж большой, 40-70 лошадок на 80-150 тонн это уже скорость в районе 14 узлов что по меркам парусного флота ДОФИГА!
Сразу хочу сказать, что я не против ТТ, скорее наоборот. Но 2К оборотов в промышленных установках, а не моделях, это реально дофига! Связка ТТ + маховик = отличный двигатель и генератор энергии. Но масштабирование ограничено где-то в районе 50 лошадок. Больше — мы цепляем вагон нерешаемых проблем и упираемся в тупик.
Теперь про ременную передачу. Сильно сомневаюсь, что она сколь-нибудь годится для высокооборотистых двигателей типа ТТ. Во всяком случае кожа вряд ли пойдёт, ибо будет тупо гореть или рваться на стыках. Сможете изготовить в «накопленных условиях» бесшовный ремень с кордом приемлемой длины? А наладить их промышленное изготовление?
Передаточное число 1:10, не говоря уже про 1:20, при оборотах от 1000, на мощность от 1 кВт — это однозначно многоступенчатый механический редуктор. Либо планетарка или червячная пара в масляной ванне, что тоже далеко нетривиальная задача для инжиниринга даже 19 в.
Для болиндера или калильного двигателя годится практически любая смесь: спирт+скипидар, спирт+масло, скипидар+масло, спирт+эфир, скипидар+эфир, а так же просто спирт или просто скипидар. Причём нет особых требований к качеству топлива — простой механической очистки через сита вполне достаточно. Так же вместо спирта вполне сгодится самогон с высоким — от 70% — содержанием спирта. Это, конечно, дорого, но, за неимением гербовой… при особой нужде (переброске войск, к примеру)… Да и машинистам в дороге веселей будет 🙂
Промышленное получение спирта и скипидара из еловых пород — вполне решаемая задача. Промышленное получение растительного масла — тоже не бог весть какая задача в масштабах любого сельскохозяйственного региона.
Для паровозов на станциях строили водокачки и угольные бункеры. Были так же перегоны, где была просто вода или просто уголь. Что мешает строить инфраструктуру для хранения топлива в случае с ДВС?
2к оборотов это обычная цифра для электродвигателя.
ТТ + маховик это конечно хорошо но поверьте, метровая ТТ это тот еще маховик сама по себе.
Про масштабирование можно подробнее? Кустарную ТТ в 100 лошадок вроде видел…
да и сам Тесла изначально делал:
В 1906 году Тесла создал паровую турбину оригинальной конструкции. При мощности в 30 лошадиных сил она весила всего лишь 10 фунтов.
Одна из них мощностью в 500 киловатт при 3600 оборотах в минуту с 15 дисками диаметром в 60 дюймов
Так что никакого ограничения вроде не видно. 500 киловатт хватит для довольно крупного деревянного кораблика.
Заглянем в википедию про ременные передачи:
Мощности: 0,3…50 кВт свыше 300 кВт редко — большие размеры
т.е. в предложенные мною 40-70 лошадок укладываемся.
Передаточное отношение до 10 (клиноремённые, плоскоремённые с натяжным роликом)
т.е. 1:20 придется делать двухступенчатой.
Скорость 5…30 м/с (это для обычной кожи).
Вот тут пожалуй будут проблемы. Для ролика в 10 см предел вроде получается 1000 оборотов?
Безшовный ремень с кордом можно и попробовать изготовить, если не завезли каучук возможно подойдет резиноподобный остаток от возгонки касторового масла. Ну а если каучук уже есть то собственно изготовление подобного ремня не такая большая проблема, размеры изделия будут приличные, предварительная пропитка нити перед укладкой и послойная сборка с тканевой вставкой (для поперечной прочности) и дальнейшей вулканизацией- все это потребует экспериментов и видимо по настоящему масштабного использования все же не будет но боевые кораблики для охраны берегов страны замутить можно.
Предложенная вами червячная передача думаю не сыгрет, поскольку на таких скоростях работать она не будет.
Что касается топлива то сомнения у меня вызывает именно промышленное производство скипидара ну и цена спирта.
Уголь все же при пересчете на киловатты и затраченные усилия на порядки дешевле. Да и в транспортировке/хранении проще.
А хранить цистерны спирта это за гранью добра и зла :))) Груда угля на перегоне почти никому не нужна. А вот огромная бочка спирта…
Все высокооборотистые двигатели требуют развития инженерии, т.к. высокие обороты по умолчанию создают большой комплекс проблем. Здесь и подшипники, и смазки, и редуктора, и системы охлаждения, и, главное, широкое внедрение стандартизации, проектирования, моделирования и тестирования. Соответственно подтягиваются математика и материаловедение, механика и физика, и все сопутствующие науки. Это не говоря про подготовку инженерных и научных кадров. Вместо развития пучка технологий мы получаем комплексное развитие государства во многих сферах. Потянет это всё попаданец?
ТТ, в принципе, возможна, но, как я уже сказал, нормальное промышленное внедрение — до 50 лошадок. Выше — промышленность 19 в. уже не вытянет. А 19 в. — это век угля и пара. Т.е. дорогой и сложной в изготовлении и сервисе ТТ придется конкурировать с дешевой ПМ, которую умельцы в сельском сарае на коленке ваяли.
//Безшовный ремень с кордом можно и попробовать изготовить, если не завезли каучук возможно подойдет резиноподобный остаток от возгонки касторового масла. Ну а если каучук уже есть то собственно изготовление подобного ремня не такая большая проблема, размеры изделия будут приличные, предварительная пропитка нити перед укладкой и послойная сборка с тканевой вставкой (для поперечной прочности) и дальнейшей вулканизацией- все это потребует экспериментов и видимо по настоящему масштабного использования все же не будет но боевые кораблики для охраны берегов страны замутить можно.
Значит по настоящему большие обороты, где ТТ начинает показывать свои преимущества и достоинства, будут недоступны.
//Что касается топлива то сомнения у меня вызывает именно промышленное производство скипидара ну и цена спирта.
Уголь все же при пересчете на киловатты и затраченные усилия на порядки дешевле. Да и в транспортировке/хранении проще.
При промышленном производстве спирта из древесины в качестве бесплатной «побочки» мы получаем целлюлозу и весь пучок технологий с ней связанных — от бумаги и тканей, до таблеток и наполнителей. Причем, попаданцу самому не надо будет ничего развивать, достаточно будет лишь немного подтолкнуть прогресс и вкинуть пару-тройку идей, а предприимчивый народ уже сам начнет толкать и развивать. Получение спирта в промышленных объемах после этого становится лишь вопросом времени.
Ну, или, если попадан окажется в какой нибудь сахаропроизводящей стране типа Бразилии, то на утилизации отходов сахарных заводов (как это сейчас в реальности и есть) он еще и заработать может.
//А хранить цистерны спирта это за гранью добра и зла :))) Груда угля на перегоне почти никому не нужна. А вот огромная бочка спирта…
Не спирта, а спиртосмеси 🙂
Посмотрел поподробнее про водометные движки, немного посчитал и получил занятный результат.
Похоже на турбинах Тесла и водометах можно сделать неплохие 20 метровые миноноски (эсминцем эту кроху не назовешь) со скоростями выше 50 км/ч и без всяких редукторов.
Рабочие скорости водометов порядка 3-5 тысяч оборотов в минуту, для метровой Теслы это уже самое оно.
http://td-power.ru/publ/vazhnoe_o_vodometnykh_dvizhiteljakh/1-1-0-11
Разумеется суммарная мощность потребуется около 800-1000 лошадей, а водоизмещение (порядка 10 тонн) требует извращаться с прямоточным котлом, поскольку обычный паровозный там будет неуместен, но получившееся плавидло заставит икать от зависти любые пероходофрегаты и броненосцы 19 века. Даже с одной торпедой (больше туда не запихнуть) дивизион таких скорлупок будет кошмарить любого кто сунется в пределы их боевого радиуса, т.е. сотня миль как минимум.
Ну или потяжелее кораблик с большим вооружением (трехтрубный аппарат плюс пушка) и несколько большим радиусом действия и автономностью… Хотя скорость в 50 км/ч станет тут рекордом, а не нормой.
Походу, вам и по ночам снятся прямоточные котлы.
// невозможность простого и эффективного преобразования крутящего момента в тяговое усилие.
Турбиния
The turbines were directly driven, as geared turbines were not introduced until 1910.
Думаю он подразумевал использование в паровозах. Там действительно проблема… с ходу не решить, нужно или страшенные редукторы или гидротрансмиссию или электротрансмиссию что откладывает внедрение на ДОООООЛГИЕ годы.
А на корабликах ТТ использовать не проблема, она, с увеличением габаритов, в разы тихоходнее Парсонсовских, так что вопрос только в высокоскоростных винтах. Ну или в использовании ременной передачи, для небольших судов вроде миноносок и прочих катеров.
В целом все равно придется сильно продвигать станки, без этого никуда. А со станками много чего можно сделать. Все равно людей придется обучать, а это процесс крайне медленный.
Ну спирт, допустим, не так уж и сложно сделать «неудобоваримым». Вариант топлива: т.н. современным языком «биодизель» — смесь спирта этилового и растительного масла. В аграрные 18-19 века — вещи вполне недорогие по себестоимости. Вариант производства: масло из масличной культуры, жмых от масла можно ещё и в брагу перевести, из коей перегнать самогон умели ещё в средневековье. Для чего пригодно такое топливо: паровые машины — вполне, но жалко, КПД их низок, ДВС (полудизель, болиндер, калоризаторный, семидизель) — самое то! Так что средненький попаданец с немаленьким таким грузом технических знаний, попадая во вторую половину 18 века и позже, оптимизируя токарный и др. металлорежущие станки, инструмент, металлы и сплавы, вполне может строить хоть серийно болиндеры и даже обучать машинистов управлению ими и обслуживанию из местного, так сказать, населения, отбирая самых сообразительных. Грамота для того чтоб справится с болиндером совсем не обязательна. ….Нда… что-то эту ветку занесло в обсуждениях не туда… Модераторы, куда смотрите!!!
Буферный раствор — очень упрощает промывку котлов от накипи.
В Американце Злотникова/Гринчевского используется как новшество в начале 20 века. И судя по всему https://books.google.com/ngrams/graph?content=Buffer+solution&year_start=1800&year_end=2008&corpus=15&smoothing=3&share=&direct_url=t1%3B%2CBuffer%20solution%3B%2Cc0#t1%3B%2CBuffer%20solution%3B%2Cc0 он и в самом деле был неизвестен в 19 веке.
Бекетов как собрать паровой двигатель 1910
Что-же вы так»упёрлись»в судовые— поршневые и турбинные машины, забывая, что есть «предтеча» роторного двигателя—«Коловратная машина Тверского»…
Коловратник штука отличная но есть пара проблем.
Точность исполнения. Классический подразумевает ротор вращающийся в статоре с зазором в доли миллиметра.И с дополнительными роторами аналогично. Уплотнений то нет. Причем зазоры эти по всем плоскостям. Ну правда крышку можно прокладками отрегулировать, но точность и параллельность деталей должны быть крайне высоки. Никаких конусности или отклонений от перпендикуляра. А металл он расширяется… т.е. в горячем виде эти размеры одни а в холодном совсем другие. На маленьком движке это не так важно но если строить большой то тепловой зазор становятся проходным двором для пара.
Шиберный проще, требует точности только по одной оси, плюс опять же прокладки под крышкой, но у него своя беда-большой не получается. Шиберы клинит. Так что 100 лошадок сделать можно, а вот судовой двигатель уже врядли.
«Высокооборотистый»,да на 100 л/с С «реверс-редуктором»,или «водомётом»-Весь «малый флот» НАШ !!!
А учитывая название сайта, можно и на аэроглиссер/сани «замахнутся»…
Ну если ограничится 50-100 лошадками то катеров наклепать можно. И пароавтомобилей, тракторов, тягачей и т.д. Но не пароходов/паровозов. Хотя хороший быстрый катер да с торпедой или ракетой могут заставить супостата прибывшего к твоему берегу рыдать.
Но роторник на 50 лошадей это вовсе не просто. Это точность и хороший станочный парк.
Паровую машину можно сделать на коленке, прочтите как растачивали цилиндр в статье «борьба за точность», там даже не о токарном станке речь. Поршень можно изготовить отлив его прямо в цилиндре. Остальные детали особой точности не требуют.
С роторником такое не получится.
Впрочем как я писал выше могут слегка облегчить жизни шиберные машины.