Паровой двигатель

Автор: Дима Шуман.

Первые представители колесного транспорта, приводимые в движение паром, появились еще в середине 18 века. Долгое время они оставались на стадии экспериментальных моделей и игрушек для богатых (ОЧЕНЬ богатых) чудаков, а после изобретения рабочей модели ДВС их быстро вытеснили бензиновые конкуренты. Однако благодаря появлению парового двигателя высокого давления, снова ненадолго возрос интерес к автомобилям парового типа. Это позволило как грузовым, так и легковым паромобилям продержаться в производстве до конца 30-х годов.

Не был исключением и СССР. К концу 1930-х автомобили, работающие с газогенераторными установками, прочно обосновались в лесной промышленности, однако грузоподъёмность таких машин была невелика, а сама установка сложна в эксплуатации. Газогенераторные автомобили работали на адаптированных под другой тип топлива двигателях внутреннего сгорания, а в умах конструкторов уже зрела идея принципиально другого устройства машины, где колеса будет приводить в движение напрямую давление пара в котле.

В 1935 году в Научном автотракторном институте (НАТИ) было создано Бюро паросиловых установок, которое занималось испытаниями всевозможной техники с паровыми двигателями. По непроверенным данным запрос на создание экономичного паромобиля поступил из Главного Управления исправительно трудовых лагерей. Там приглянулась идея оснастить лесоповалы транспортом, работающим не на дефицитном нефтепродукте, а буквально на «подножном корму».

В 1940 году спецбюро под руководством Скиридова приступило к созданию парового грузовика МП-28. В СССР впервые решили применить компоновку «кабина перед двигателем», что позволяло выдвинуть вперед кабину, а паровой двигатель и котел установить между кабиной и грузовой платформой. Для грузового автомобиля спроектировали паросиловую установку с прямоточным котлом высокого давления, конденсатор, турбины вентилятора и парогенератора. Пятитонный автомобиль должен был оснащаться 4-цилиндровым двигателем двухстороннего действия мощностью 120 л.с. при 1500 об/мин. Машина должна была развивать скорость 40 км/ч. Отдельно был разработан и паровой котел – парогенератор ПТ1, работавший на антраците. Он имел котловое давление 100 атм и поверхность нагрева 12 кв. м. Паросиловая установка работала по замкнутому циклу с двухсторонним расширением. Однако 1941 год внес свои коррективы – машину бросили недостроенной, но саму идею не оставили.

К проекту вернулись в 1947 году в рамках Постановления Совета Министров СССР от 07.08.1947 г. «О механизации лесозаготовок и освоении новых лесных районов». Удалённые районы послевоенной страны остро нуждались в удешевлении и повышении качества перевозок и НАМИ было поручено разработать лесовозный паровой автомобиль, работающий на дровах. Что возим — тем и заправляем, красота же!

В основу работ легло предложение фирмы Buttentut, находившейся в английском оккупационном секторе Берлина. В конце 1948 года Buttentut по договору поставила советской стороне двигатель и два некомплектных паровых котла. Работа была выполнена некачественно, и к фирме осталось много претензий. Котел был изготовлен из плохой стали, отсутствовал насос высокого давления и многое другое. Добиться исправления недостатков не получилось — мир уже уверенно входил в фазу Холодной войны. В итоге от этого варианта отказались, хотя возможно отдельные детали позже использовали для постройки первого советского паромобиля НАМИ-012.

В мае 1949 года группа конструкторов НАМИ – Шебалин, Коротконошко, Терзибашьян и Аникеев– получила авторское свидетельство на паровой двигатель, работающий на низкокалорийном топливе, проще говоря — на дровах. По расчетам, на малых оборотах двигатель развивал крутящий момент до 240 кг.м, что было в пять раз больше его дизельного аналога МАЗ-200. Паросиловая установка повышенного давления была снабжена водотрубным котлом с естественной циркуляцией и паровым двигателем однократного расширения. Котловое давление составляло 25 атм, температура перегретого пара – 420 °С. Цикл всей установки был замкнутым с конденсацией отработавшего пара. Пар, выдаваемый котлом, через дроссельный клапан поступал в 3-цилиндровый паровой двигатель. Затем отработавший пар направлялся во вспомогательную турбину мятого пара, а оттуда в верхний конденсатор.

Дрова загружались в топливный бункер и под собственным весом поступали в зону горения по мере выжига. Одной заправки дровами было достаточно, чтобы проехать 80 км пути. Водой автомобиль мог легко и быстро заправляться с помощью насоса прямо из естественных водоемов.

На основании испытаний комиссия выдвинула заключение о том, что у машины хорошая проходимость в гружёном состоянии, но возникают проблемы, когда она порожняя. Массивная передняя часть с котлом и кабиной перевешивала кузов и проходимость автомобиля страдала из-за перегрузки передней оси. Комиссия постановила продолжить работы, но автомобиль сделать полноприводным, либо трёхосным с задней ведущей тележкой. Новый испытательный образец был готов к 1952 году и получил обозначение НАМИ-018. Изменения коснулись не только переднего моста, на машину также установили двухступенчатую раздаточную коробку, в которой были встроены муфты свободного хода, автоматически включающие привод на передние колеса при начале буксования задних. Паровой двигатель был форсирован и мог выдавать уже 125 л.с.

Однако испытания показали, что недостатков у паромобиля всё же больше, чем достоинств. При полной загрузке автомобиля резко возрастал расход дров (до 400 кг на 100 км.). Запас дров занимал значительный объем кузова, от чего уменьшалась полезная нагрузка. Перед поездкой необходимо было каждый раз растапливать котел и ждать повышения давления пара до рабочего. Хуже того, в морозы на каждой стоянке приходилось полностью сливать 200 литров воды, чтобы она не превратилась в лед, а затем заливать заново. С учетом, что паромобиль предполагалось использовать в первую очередь в северных регионах страны — этот недостаток был критическим.

В целом, грузовые перевозки на паромобилях выходили несколько дешевле, чем на дизельных грузовиках, но эта разница с лихвой съедалась стоимостью производства самого паромобиля. Начавшийся в 1954 году «нефтяной бум» и эпоха дешевого бензина окончательно похоронили проект. Автомобили, работающие на альтернативном топливе, оказались невостребованными.

Пост с навигацией по Коту
Подпишись, чтобы не пропустить новые интересные посты!

Также читайте на других ресурсах:
Телеграм
ВК
Дзен

Здравствуйте, господа!

Сегодня я хотел вам показать не привычный мне процесс конструирования с нуля, а ремонтно-реставрационный процесс.

Перед вами учебная модель паровой машины роторного типа. Привычный нам поршень здесь отсутствует, его функцию выполняет подвижный ротор, похожий на плоский лепесток, делающий неполный оборот в картере машины. В остальном это привычная нам машина двойного действия.

История данной машины достоверно неизвестна, точно известно лишь то, что она существовала на давно исчезнувшей кафедре физики одного из московских вузов. Мне эту машину подарил человек, что работал в корпусе, где когда-то располагалась эта кафедра.

При ближайшем рассмотрении машины, того, как она сделана, из каких материалов и с использованием каких станков, можно судить, что скорее всего изготовлена она была ещё до второй мировой войны . Вероятнее всего, в 20-30-х годах. На это так же косвенно указывкт то, что машина в основном сделана из чугуна. Из стальных частей имеется только корпус, склепанный из листов, на который пайкой закреплены декоративные накладки. Так же любопытно то, что часть резьб в машине метрические, не ходовых размеров, например м3.5, а часть дюймовые. Но все размеры механизмов и валов метрические.

При ремонте этой машины я приложил все усилия, что бы делать все наиболее приближенно к оригиналу и исторически достоверно, но где я мог сделать лучше, я старался так делать.

В таком виде машина попала ко мне. Имея утраты, следы ремонтов и практически полным отсутствием краски.

Первое, с чего я начал- это разборки машины.

В ходе этого я выяснил, чем оперировал ее создатель. Он имел токарный, строгальный станок и как-то сверлил отверстия. Возможно, вручную, судя по их кривизне. Сделана модель из низкокачественного, очень пористого чугуна. Поры при изготовлении были залиты свинцом. Свинец мной был удален, отверстия разделаны дремелем и запаяны латунью. Так же в маховичке коленвала было кем-то сделано два дополнительных отверстия, одно из которых тоже было залито свинцом. Человек явно подбирал ход кривошипа опытным путем. Рассверлил, изготовил стальной штифт и впаял его латунью. После этого проточил поверхность для достижения чистоты.

После этого части были отправлены в ультразвуковую ванну для отмывки от вековой грязи. Под краской проступил родной цвет.

Далее я взялся за ремонт изношенной шейки и разбитой втулки картера. Шейка была наварена и проточена, картер расточен и завтулен. Втулки в кривошипно-шатунном механизме тоже заменил, заодно отполировав пальцы.

Следующий на очереди коленвал. Состояние родного удручает, а ещё кривизна и износ, по этому решил изготовить новый из прутка. В области работы втулок сделал небольшой плюс на компенсацию износа втулок. Получилось отлично.

На каждой втулке стоит маслёнка. Одна была утрачена. Изготовил новую.

Тот, кто изготавливал эту машину, использовал метод фиксации маховиков на валу с помощью стопорных винтов. Отверсти, под винты были сильно разбиты, как и само отверстие под вал. Где это было необходимо, расточил и завтулил. В большом маховике с этим все было хорошо, дремелем сделал в валу пропилы, нарезал резьбу и на красный фиксатор резьбы закрутил два стопорных винта.

Теперь парораспределение. Парораспределитель тут привычного коробчатого типа, чугунный. Шток имел утраты и следы ремонта. Не задумываясь, делаем новый. Сальниковый узел с набивного переделал под два резиновых кольца.

Новые детали на крышку ротора: кран спуска конденсата и трубка выпуска пара. Изготовлены по образу сохранившихся частей родных.

Взявшись за корпус, обнаружил, что одна декоративная панель была выломана и утеряна. За ней находятся два крепежных винта и без ее снятия их не открутить. Заменил винты на шпильки и впаял новую панель. А ещё изготовил новую латунную крышку на парораспределитель. Присутвующая была из алюминия, а это не соответствующий эпохе металл.

Спустя неделю после начала реставрации ко мне наконец приехали гайки, плашки и метчики м3.5. Найти их было не так уж и легко. Теперь я мог начать восстанавливать резьбовые отверстия и изготовить новые шпильки. Чем незамедлительно занялся. Сорванные резьбовые отверстия в корпусе запаял латунью и нарезал новую резьбу. Шпильки сделал из прутка. Родные были совсем плохими.

А это то, что осталось от реставрации. Все это пришлось изготовить новым.

Теперь время окраски. Скажу сразу, я не маляр. Для меня это был первый опыт работы с краской и кистью. Не все получилось так хорошо, как я бы хотел, по этому прошу не пинать. Буду совершенствовать мастерство.

А так машина стала выглядеть всборе.

Снял для вас небольшое видео, прошу прощения за вертикальность.

Вся работа заняла две недели, занимался этим в перерывах между основной работой. Затраты не привысили трёх тысяч рублей. Машина займет свое место в моей, пока ещё небольшой, коллекции.

Спасибо за внимание!

I век н.э. - дата появления первого (известного ныне) парового двигателя, изобретённого Героном Александрийским, сейчас более известный как "Геронов шар" (на картинке).

Технически он был способен приводить в движение повозки или корабли (спойлер - так его не использовали. По крайней мере, такие случаи неизвестны).

Античные изобретения (труды о них) дошли до нас во многом по копиям, сделанным для, в т.ч. арабов. В одном таком старинном арабском труде и сохранился чертёж этой турбины, называвшейся Шар Эола.

Воссозданный по этим чертежам аппарат демонстрировал огромную скорость вращения - несколько тысяч оборотов в минуту.