Доклад Изобретяването на парния локомотив и автомобила
Съобщение по физика
„Изобретяването на автомобила и парния локомотив“
От гръцкото "autos" - себе си и латинското "mobilis" - подвижен в европейските езици се е развило прилагателното "автомобилен", на български "самоходен". Все още има предупреждение в речниците - земя, на колела, без следи, не се задвижва от мускулите на хора или животни.
Първите известни рисунки на "самоходна" количка принадлежат на известния италиански учен Леонардо да Винчи. През 1490 г. той проектира вагон с пружинно задвижване. През 2004 г. експерти от Музея за история на науката във Флоренция построиха тази кола според чертежите.
В един завод той кара 50 метра.
През 1770 г. френският изобретател Жозеф Куньо построява триколесен трактор с парен двигател за задвижване на артилерийски оръдия. Той се смята за предшественик не само на колата, но и на парния локомотив. Парни колички за обикновени пътища също бяха построени в други страни, но те бяха тежки и неудобни, така че не бяха широко използвани.
През 1791 г. българският изобретател Иван Кулибин конструира количка скутер, задвижвана от предварително завъртян маховик.
Тази кола беше със спирачка, скоростна кутия, търкалящи лагери и т.н.
Общо са известни повече от четиристотин дизайна, които претендират да бъдат първата кола. Дългите спорове относно приоритета на определени страни, изобретатели и проекти ни принудиха да разработим четири необходими и достатъчни условия за определяне на приоритет. Първият е разработването на дизайна на транспортното средство. Второто е изготвянето на правен документ, патент. Третото условие е изграждането на работещ прототип и публичното му тестване. И четвърто -организация на производството.
През 1886 г. Daimler поръчва каросерия от майстора на каретата, която се различава от каретата само по липсата на валове. За завои служи като лост, изведен до водача. И вместо коне, двигателят на Daimler тегли каретата, прехвърляйки мощността чрез ремъчно задвижване към задните колела. Защо Бенц също не е използвал готово тяло, а е създал свой собствен крехък дизайн върху три велосипедни колела? Най-вероятно двигателят на чужд дизайн, който имаше, само подобрен от Бенц, не можеше да тегли тежка кола.
И Daimler през 1887 г. успешно тества двигателя си на лодка, но също така не патентова лодка. През същата година той тества железопътен тролей и бензинова противопожарна помпа. Година по-късно се осъществява полет с балон, чиито витла се въртят от двигател на Daimler.
Веднага след като парната машина стана широко разпространена, имаше много изобретатели, които се опитаха да я адаптират към нуждите на транспорта - като двигател за самоходна количка. Ричард Трейвисик имаше идеята да пусне парна кола на релси. През 1804 г. в Англия е създаден първият парен локомотив - релсово превозно средство, използващо парна машина като двигател. Основните компоненти на парния локомотив са: парен котел, парна машина, тендер, където се поставят запасите от гориво и вода. В резултат на изгарянето на горивото топлината се прехвърля през стените на пещта към котелната вода, която се превръща в пара. Парната машина преобразува топлинната енергия в механична. Движението на буталото в парните цилиндри се предава към задвижващите колела чрез мотовилково-мотовилков механизъм.
Този локомотив представляваше цилиндричен парен котел, монтиран на две оси. Горивната камера беше разположена отпред под комина, така четендерът (вагон с въглища, където седеше кладачът) трябваше да бъде закачен пред локомотива. Дълъг хоризонтален цилиндър с диаметър 210 мм имаше ход на буталото 1,4 м. Буталният прът стърчеше далеч пред локомотива и се поддържаше от специална скоба. От едната страна на локомотива имаше сложна трансмисия на двете оси, от другата - голям маховик, като фабрична парна машина. 4 години по-късно Трейвисик построява кръгова железопътна линия в Лондон, по която локомотивът се движи със скорост 20 км/ч без товар и със скорост 8 км/ч с товар от 10 тона. Освен това се оказа, че чугунените релси не могат да издържат тежка машина. Парният локомотив на Trayvisick бързо направи релсите неизползваеми, тъй като беше твърде тежък за коловози, предназначени за малки вагони, задвижвани от коне. През следващите години Treyvisik проектира и построи още няколко парни локомотива.
Друг изобретател, Брънтън, през 1813 г. построи парен локомотив с два механизма, които, подобно на краката, трябваше да се оттласкат от земята и да придвижат колата напред (по време на първия тест този локомотив избухна, тъй като бяха направени грешки при изчисляването на котела).
През 1815 г. Blackett и Hadley сглобиха много добър двигател, който беше наречен "Puffing Billy". Дълго време дизайнерите се борят с проблема, пред който са изправени всички изобретатели на парния локомотив от онова време - как да се намали натоварването на оста, така че локомотивът да не счупи релсите.
Отначало това се случваше твърде често, така че преди всяко пътуване тендерът трябваше да бъде зареден с запас от чугунени релси. Накрая Блекет и Хадли поставиха котела на една и съща рамка с търга, като го снабдиха с четиридвойки колела, така че "Били" имаше четири задвижвани оси. Едва след това той спря да разваля пистите. Този локомотив е експлоатиран в мината до 1865 г., след което е предаден на Лондонския музей.
Локомотивите, проектирани и построени от Джордж Стивънсън, се оказват по-успешни от останалите.
През 1812 г. Стивънсън предлага на своя собственик дизайна на първия си парен локомотив. Локомотивът, който получи името "Блюхер", участва в поддръжката на мината. "Блюхер" можеше да носи товар с тегло 30,5 тона, но не можеше да поема стръмни изкачвания и развиваше скорост от само 6 км / ч с товар. В много отношения той беше по-нисък от "Puffing Billy" и след една година работа се оказа само малко по-изгоден от конете, използвани преди. Причината за повредата е слабо сцепление.
През 1815 г. Стивънсън построява втория си парен локомотив. В този дизайн той изостави връзката на осите със задвижване на зъбни колела. Вертикалните парни котли бяха разположени директно над осите, а движението от буталата се предаваше директно на задвижващите оси, сдвоени с верига.
През 1816 г. е завършен третият двигател "Killingworth". За него Стивънсън първи изобретява и прилага пружините.
През 1829 г. ръководството на автомобилната транспортна компания Манчестър-Ливърпул обявява безплатен конкурс за най-добър дизайн на локомотив. Стивънсън излага в Рейнхил новия си парен локомотив „Ракета“, построен в завода му по най-новите технологии на времето. „Ракетата“ може да се счита за напълно перфектен парен локомотив, тъй като имаше всички най-важни характеристики на по-късните локомотиви: 1) пещта беше заобиколена от котелна вода; 2) котелът е разположен хоризонтално и е имал димни тръби; 3) пара влезе в комина, което увеличи тягата и повиши температурата на пещта; 4) силата на парата се предава на колелата през свързващите пръти безвсякакви предавки. На тестовете "Ракетата", ходейки празна, разви рекордна за онези времена скорост от 48 км / ч. Със собственото си тегло от 4,5 тона този парен локомотив свободно тегли влак с общо тегло 17 тона със скорост 21 км / ч. Скоростта на парен локомотив с един пътнически вагон достига 38 км / ч. Във всички отношения "Ракетата" се оказа с порядък по-добра от всички останали локомотиви.
Ерата на парния локомотив беше започнала. Пътят Ливърпул-Манчестър беше първият голям, технически правилен железопътен строителен проект в историята.
Ерата на парните локомотиви продължава до 50-те години на миналия век, когато производството им е напълно прекратено. В повечето страни останалите парни локомотиви са експлоатирани до средата на 70-те години на миналия век, след което само малка част е оставена в резерв в случай на енергийна криза, а някои са прехвърлени в музеи или по туристически маршрути.