Вариант 3

Развитие промышленности тормозилось из-за отсутствия достаточно мощного и универсального двигателя. Потребность в таком двигателе остро ощущалась в металлургии, в горном деле, при устройстве водоснабжения быстро растущих городов.

Одним из решений этой задачи явилось использование энергии водяного пара.

История тепловых машин уходит в далекое прошлое. Го­ворят еще две с лишним тысячи лет назад в III веке до нашей эры великий греческий механик и математик Архимед по­строил пушку которая стреляла с помощью пара. Рисунок пушки Архимеда и ее описание были найдены спустя восемнадцать столетий в рукописях великого итальянского ученого, инженера и художника Леонардо да Винчи. Один конец ствола пушки нагревали на огне. Затем в нагретую часть ствола нали­вали воду. Вода мгновенно испарялась и превращалась в пар. Пар, расширяясь, выбрасывал ядро. Для нас интересно здесь то, что ствол пушки представлял собой цилиндр, по которому, как поршень, скользило ядро.

Древнегреческий ученый Герон Александрийский, жив­ший в I веке н.э., оставил несколько сочинений, в которых дал систематическое изложение основных достижений античного мира по прикладной механике и математике. Считают, что он сам изобрел ряд приборов и автоматов.

В сочинениях Герона есть описание интересного прибора, который сейчас называют Героновым шаром. Он представляет собой полый железный шар, закрепленный так, что может вращаться вокруг горизонтальной оси. Из закрытого котла с кипящей водой пар по трубке поступает в шар, из шара он вырывается наружу через изогнутые трубки, при этом шар приходит во вращение. Внутренняя энергия пара превращается в механическую энергию вращения шара. Геронов шар – это прообраз современных реактивных двигателей.

Вариант 4

Создателем другого универсального парового двигателя, который получил широкое распространение, стал английский механик Джеймс Уатт (1736–1819). Работая свыше 20 лет 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 необходимым производству, и он был создан. Джеймс Уатт провозгласил открытие новой эпохи – эпохи пара. Он предста­вил миру первую паровую машину с цилиндром двойного дей­ствия. Основной особенностью этой машины было разделение циклов нагревания и охлаждения, что позволило сократить потери энергии и уменьшить расход топлива. Паро­вая машина Джеймса Уатта явилась первым универсальным промышленным двигателем нашедшем свое практическое применение и сыграла исключительно важную роль при пере­ходе промышленности от ручного труда к машинному.

В машине Уатта пар через систему клапанов направляется то в одну, то в другую половину цилиндра. Маховое колесо де­лало движение поршня равномерным, но увеличивало скорость вращения коленчатого вала настолько, что человек не успевал управлять клапанами. Уатт решил задачу автоматизации управления за счет того, что направление впуска пара определялось положением коленчатого вала: установленный эксцен­трик автоматически менял положение золотника, обеспечивая подачу пара в нужную полость. Но усовершенствованная ма­шина породила новые проблемы.

В тот момент, когда машина работала без нагрузки, на холостом ходу, скорость вращения коленчатого вала резко возрастала. Д.Уатту удалось решить задачу автоматизации за счет применения центробежного регулятора (счетчика оборотов).