двух человек: кочегар непрерывно подбрасывал уголь в
<ненасытную пасть> топки, а механик управлял кранами,
впускающими пар и холодную воду в цилиндр.
Понадобилось еще 50 лет, прежде чем был построен
универсальный паровой двигатель. Это произошло в
России, на одной из отдаленных ее окраин - Алтае, где в
то время работал гениальный русский изобретатель,
солдатский сын Иван Ползунов.
Ползунов построил свою <огнедействующую машину> на
одном из барнаульских заводов. Это изобретение было
делом его жизни и, можно сказать, стоило ему жизни, В
апреле 1763 года Ползунов заканчивает расчеты и подает
проект на рассмотрение. В отличие от паровых насосов
Севери и Ньюкомена, о которых Ползунов знал и
недостатки которых ясно осознавал, это был проект
универсальной машины непрерывного действия. Машина
предназначалась для воздуходувных мехов, нагнетающих
воздух в плавильные печи. Главной ее особенностью было
то, что рабочий вал качался непрерывно, без холостых
пауз. Это достигалось тем, что Ползунов предусмотрел
вместо одного Цилиндра, как это было в машине
Ньюкомена, два попеременно работающих. Пока в одном
цилиндре поршень под действием пара поднимался вверх, в
другом пар конденсировался, и поршень шел вниз. Оба
поршня были связаны одним рабочим валом, который они
поочередно поворачивали то в одну, то в другую стороны.
Рабочий ход машины осуществлялся не за счет
атмосферного давления, как у Ньюкомена, а благодаря
работе пара в цилиндрах.
Весной 1766-года ученики Ползунова, спустя неделю
после его смерти (он умер в 38 лет), испытали машину.
Она работала в течение 43 суток и приводила в движение
мехи трех плавильных печей. Потом котел дал течь; кожа,
которой были обтянуты поршни (чтобы уменьшить зазор
между стеннкой цилиндра и поршнем), истерлась, и машина
остановилась навсегда. Больше ею никто не занимался.
Создателем другого универсального парового
двигателя, который получил широкое распространение,
стал английский механик Джеймс Уатт (1736-1819).
Работая над усовершенствованием машины Ньюкомена, он в
1784 году построил двигатель, который годился для любых
нужд. Изобретение Уатта было принято на ура. В наиболее
развитых странах Европы ручной труд на фабриках и
заводах все больше и больше заменялся работой машин.
Универсальный двигатель стал необходим производству, и
он был создан.
В двигателе Уатта применен так называемый
кривошипно-шатунный механизм, преобразовывающий
возвратно-поступательное движение поршня во
вращательное движение колеса.
Уже потом было придумано <двойное действие>
машины: направляя поочередно пар то под поршень, то
сверху поршня, Уатт превратил оба его хода (вверх и
вниз) в рабочие. Машина стала мощнее. Пар в верхнюю и
нижнюю части цилиндра направлялся специальным
парораспределительным механизмом, который впоследствии
был усовершенствован и назван <золотником>.
Затем Уатт пришел к выводу, что вовсе не
обязательно все время, пока поршень движется, подавать
в цилиндр пар. Достаточно впустить в цилиндр какую-то
порцию пара и сообщить поршню движение, а дальше этот
пар начнет расширяться и перемещать поршень в крайнее
положение. Это сделало машину экономичней: меньше
требовалось пара, меньше расходовалось топлива.
Сегодня один из самых распространенных тепловых
двигателей - двигатель внутреннего сгорания (ДВС). Его
устанавливают на автомобили, корабли, тракторы,
моторные лодки и т.д., во всем мире насчитываются сотни
миллионов таких двигателей. Существуют два типа
двигателей внутреннего сгорания - бензиновый ДВС и
дизель (см. Двигатель внутреннего сгорания).
Для оценки теплового двигателя важно знать, какую
часть энергии, выделяемую топливом, он превращает в
полезную работу. Чем больше эта часть энергии, тем
двигатель экономичнее.
Для характеристики экономичности вводится понятие
коэффициента полезного действия (КПД).
КПД теплового двигателя - это отношение той части
энергии, которая пошла на совершение полезной работы
двигателя, ко всей энергии, выделившейся при сгорании
топлива.
Первый дизель (1897 г.) имел КПД 22%. Паровая
машина Уатта (1768 г.) - 3-4%, современный стационарный
дизель имеет КПД 34-44%.