07.01.2021

증기 기관 - 최초의 증기 기관에서 현재까지. 증기 기관의 역사 증기 기관의 작동 원리

STEAM ROTARY ENGINE 및 STEAM AXIAL PISTON ENGINE

회전식 증기 기관(회전식 증기 기관)은 아직 개발이 제대로 이루어지지 않은 독특한 동력 기계입니다.

한편으로 19세기 후반에 다양한 디자인의 회전식 엔진이 존재했으며 전기 에너지를 생성하고 모든 종류의 물체를 공급하기 위해 발전기를 구동하는 것을 포함하여 심지어 잘 작동했습니다. 그러나 그러한 증기 기관을 제조하는 품질과 정확성( 증기 기관)은 매우 원시적이어서 효율과 전력이 낮았다. 그 이후로 소형 증기 엔진은 과거의 일이 되었지만 실제로 비효율적이고 유망하지 않은 피스톤 엔진과 함께 증기 기관전망이 좋은 증기 로터리 엔진도 과거에 사라졌습니다.

주된 이유는 19세기 후반의 기술 수준에서는 정말 고품질의 강력하고 내구성 있는 로터리 엔진을 만드는 것이 불가능했기 때문입니다.
따라서 다양한 증기 기관 및 증기 기관 중에서 오늘날 우리나라 발전량의 약 75%를 차지하는 엄청난 전력(20MW 이상)의 증기 터빈만이 우리 시대까지 성공적으로 활발하게 살아남았습니다. 더 많은 증기 터빈 고출력전투 미사일 탑재 잠수함과 대형 북극 쇄빙선의 원자로에서 에너지를 제공합니다. 그러나 그들은 모두 훌륭한 차입니다. 증기 터빈은 크기가 줄어들면 모든 효율성을 극적으로 잃습니다.

… 그렇기 때문에 값싼 고체 연료와 다양한 자유 가연성 폐기물의 연소로 얻은 증기로 효과적으로 작동할 2000 - 1500kW(2 - 1.5MW) 미만의 전력을 가진 동력 증기 기관과 증기 기관은 이제 세상에 없는 것입니다.
증기 로터리 엔진이 매우 가치 있는 위치를 차지할 수 있고 또 그래야 하는 것은 오늘날 이 빈 기술 분야(그리고 절대적으로 빈약하지만 매우 필요한 상업적 틈새 시장), 저전력 기계의 틈새 시장입니다. 그리고 우리나라에서만 필요한 것은 수만 개입니다 ... 특히 자율 발전 및 독립 전원 공급을위한 중소형 전력 기계는 대도시와 멀리 떨어진 지역의 중소기업에 필요합니다. 대형 발전소: - 소규모 제재소, 원격 광산, 현장 캠프 및 산림 부지 등
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회전식 증기 기관을 가장 가까운 사촌인 왕복 증기 기관 및 증기 터빈 형태의 증기 기관보다 더 나은 요소로 만드는 요인을 살펴보겠습니다.
… — 1) 로터리 엔진은 피스톤 엔진과 같은 체적 팽창의 동력 기계입니다. 저것들. 증기는 증기 터빈에서처럼 일정하고 풍부한 흐름이 아닌 엄격하게 계량된 부분으로 때때로 작업 구멍에 공급되기 때문에 단위 전력당 증기 소비량이 낮습니다. 이것이 증기 로터리 엔진이 단위 출력당 증기 터빈보다 훨씬 더 경제적인 이유입니다.
— 2) 회전식 증기 기관은 왕복 증기 기관보다 훨씬 더 많은(여러 배) 가스 작용력(토크 숄더)을 적용하기 위한 숄더를 가지고 있습니다. 따라서 그들에 의해 개발된 동력은 증기 피스톤 엔진의 동력보다 훨씬 높습니다.
— 3) 증기 로터리 엔진은 왕복 증기 엔진보다 훨씬 더 큰 파워 스트로크를 가지고 있습니다. 증기의 내부 에너지의 대부분을 유용한 작업.
— 4) 증기 로터리 엔진은 증기 로터리 엔진의 작업 섹션에서 직접 물로 전환되는 증기의 상당 부분이 응축되는 것을 쉽게 허용하지 않고 포화(습식) 증기에서 효율적으로 작동할 수 있습니다. 이것은 또한 증기 로터리 엔진을 사용하는 증기 발전소의 효율을 증가시킵니다.
— 5 ) 증기 로터리 엔진은 기존의 기관차형 증기의 너무 저속 피스톤 엔진(분당 200~600회전)과 달리 분당 2~3천 회전의 속도로 작동하여 발전에 최적인 속도입니다. 엔진 또는 너무 고속 터빈 (분당 10-20,000 회전).

동시에, 증기 로터리 엔진은 기술적으로 상대적으로 제조하기 쉽기 때문에 제조 비용이 상대적으로 낮습니다. 매우 비싼 증기 터빈을 제조하는 것과는 대조적입니다.

따라서 이 기사의 요약 - 증기 로터리 엔진은 고체 연료와 가연성 폐기물을 태우는 열에서 발생하는 증기 압력을 기계 동력 및 전기 에너지로 변환하는 매우 효율적인 증기 동력 기계입니다.

이 사이트의 저자는 증기 로터리 엔진 설계의 다양한 측면에 대한 발명에 대해 이미 5개 이상의 특허를 받았습니다. 3~7kW의 출력을 가진 다수의 소형 회전식 엔진도 생산되었습니다. 이제 우리는 100~200kW의 출력을 가진 증기 로터리 엔진을 설계하고 있습니다.
그러나 회전식 엔진에는 "일반적인 결함"이 있습니다. 즉, 복잡한 씰 시스템인 소형 엔진의 경우 제조하기에 너무 복잡하고 소형이며 비용이 많이 듭니다.

동시에 사이트 작성자는 피스톤 운동이 반대 방향으로 움직이는 증기 축 피스톤 엔진을 개발하고 있습니다. 이 배열은 피스톤 시스템의 사용을 위한 모든 가능한 방식 중에서 전력 측면에서 가장 에너지 효율적인 변형입니다.
이러한 작은 크기의 모터는 회전식 모터보다 다소 저렴하고 간단하며 그 안의 씰이 가장 전통적이고 단순하게 사용됩니다.

아래는 소형 액시얼 피스톤을 사용한 영상입니다. 복서 엔진반대 피스톤으로.

현재 이러한 30kW 액시얼 피스톤 박서 엔진이 제조되고 있습니다. 증기 기관 속도가 내연 기관 속도보다 3-4배 낮기 때문에 엔진 자원은 수십만 시간이 될 것으로 예상되며, 피스톤-실린더 마찰 쌍은 진공 환경에서 이온-플라즈마 질화 및 마찰 표면 경도는 62-64 단위입니다.HRC. 질화에 의한 표면 경화 과정에 대한 자세한 내용은 를 참조하십시오.

다음은 다가오는 피스톤 움직임과 함께 레이아웃이 유사한 축 피스톤 박서 엔진의 작동 원리에 대한 애니메이션입니다.

증기 기관

제작 난이도: ★★★★☆

제작기간 : 하루

수급 재료: ████████░░ 80%

이 기사에서는 자신의 손으로 증기 기관을 만드는 방법을 알려 드리겠습니다. 엔진은 스풀이 있는 소형 단일 피스톤입니다. 전력은 소형 발전기의 로터를 회전시키고 이 엔진을 하이킹 시 자율 전기 공급원으로 사용할 수 있을 만큼 충분합니다.

텔레스코픽 안테나(오래된 TV 또는 라디오에서 제거 가능), 가장 두꺼운 튜브의 직경은 최소 8mm여야 합니다.
피스톤 쌍용 소형 튜브(배관실).
직경이 약 1.5mm인 구리선(변압기 코일 또는 라디오 매장에서 찾을 수 있음).
볼트, 너트, 나사
납 (낚시 가게에서 또는 오래된 자동차 배터리). 플라이휠을 성형하는 데 필요합니다. 기성품 플라이휠을 찾았지만 이 항목이 유용할 수 있습니다.
나무 막대기.
자전거 바퀴용 스포크
스탠드 (제 경우에는 5mm 두께의 텍스타일 라이트 시트에서 있지만 합판도 적합합니다).
나무 블록(판자 조각)
올리브 항아리
튜브

슈퍼글루, 냉간 용접, 에폭시 수지(건설 시장).
금강사
송곳
납땜 인두
활톱

증기 기관을 만드는 방법

엔진 다이어그램

실린더 및 스풀 튜브.

안테나에서 3개를 잘라냅니다.
? 첫 번째 조각은 길이 38mm, 지름 8mm(실린더 자체)입니다.
? 두 번째 조각은 길이 30mm, 직경 4mm입니다.
? 세 번째는 길이 6mm, 지름 4mm입니다.

2 번 튜브를 가져 와서 중간에 직경 4mm의 구멍을 만드십시오. 튜브 번호 3을 가져와 튜브 번호 2에 수직으로 붙입니다. 초접착제가 건조된 후 냉간 용접(예: POXIPOL)으로 모든 것을 덮습니다.

중간에 구멍이있는 둥근 철 와셔를 3 번 조각 (직경 - 튜브 1 번보다 약간 큼)에 고정하고 건조 후 냉간 용접으로 강화합니다.

또한 더 나은 견고성을 위해 모든 이음새를 에폭시 수지로 덮습니다.

커넥팅로드로 피스톤을 만드는 방법

직경 7mm의 볼트(1)를 바이스에 고정합니다. 우리는 약 6 바퀴 동안 구리 와이어 (2)를 감기 시작합니다. 우리는 슈퍼 글루로 각 턴을 코팅합니다. 우리는 볼트의 초과 끝을 자릅니다.

우리는 와이어를 에폭시로 덮습니다. 건조 후 실린더 아래의 사포로 피스톤을 조정하여 공기가 통하지 않고 자유롭게 움직일 수 있도록 합니다.

알루미늄 시트에서 길이 4mm, 길이 19mm의 스트립을 만듭니다. 우리는 문자 P (3)의 모양을 제공합니다.

뜨개질 바늘 조각이 삽입 될 수 있도록 양쪽 끝에 직경 2mm의 구멍 (4)을 뚫습니다. U자형 부분의 측면은 7x5x7mm여야 합니다. 측면이 5mm 인 피스톤에 붙입니다.

우리는 자전거 뜨개질 바늘로 커넥팅로드 (5)를 만듭니다. 지름과 길이가 3mm인 안테나에서 두 개의 작은 튜브(6) 조각의 스포크 양쪽 끝에 붙입니다. 커넥팅 로드의 중심 사이의 거리는 50mm입니다. 다음으로 한쪽 끝이있는 커넥팅로드를 U 자형 부분에 삽입하고 뜨개질 바늘로 고정합니다.

뜨개질 바늘이 떨어지지 않도록 양쪽 끝에 붙입니다.

삼각형 커넥팅 로드

삼각형 연결 막대는 비슷한 방식으로 만들어지며 한쪽에는 뜨개질 바늘 조각이 있고 다른쪽에는 튜브가 있습니다. 커넥팅 로드 길이 75mm.

삼각형과 스풀

스팀 보일러

증기 보일러는 뚜껑이 밀봉된 올리브 병이 될 것입니다. 나는 또한 물이 그것을 통해 부어지고 볼트로 단단히 조일 수 있도록 너트를 납땜했습니다. 나는 또한 뚜껑에 튜브를 납땜했습니다.
다음은 사진입니다.

엔진 어셈블리 사진

우리는 나무 플랫폼에 엔진을 조립하고 각 요소를 지지대에 놓습니다.

스팀 엔진 비디오
버전 2.0

엔진의 외관 수정. 탱크에는 이제 자체 목재 플랫폼과 건식 연료 정제용 접시가 있습니다. 모든 세부 사항은 아름다운 색상으로 칠해져 있습니다. 그건 그렇고, 열원으로 집에서 사용하는 것이 가장 좋습니다

기술 분야에서 흔히 볼 수 있듯이 증기 기관을 발명하는 과정은 거의 한 세기 동안 지속되었으므로 이 이벤트의 날짜 선택은 다소 임의적입니다. 그러나 기술 혁명으로 이어진 돌파구가 Scot James Watt에 의해 수행되었다는 것을 부정하는 사람은 아무도 없습니다.

사람들은 고대부터 증기를 작동 유체로 사용하는 것에 대해 생각했습니다. 그러나 XVII-XVIII 세기가 바뀔 때만. 증기의 도움으로 유용한 작업을 생성하는 방법을 찾았습니다. 인간을 위해 증기를 공급하려는 첫 번째 시도 중 하나는 1698년 영국에서 이루어졌습니다. 발명가 Savery의 기계는 광산 배수 및 물 펌핑을 위한 것이었습니다. 사실, Savery의 발명품은 아직 완전한 의미의 엔진이 아니었습니다. 수동으로 열리고 닫힌 몇 개의 밸브를 제외하고는 움직이는 부품이 없었기 때문입니다. Savery의 기계는 다음과 같이 작동했습니다. 먼저 밀봉된 탱크에 증기를 채운 다음 탱크의 외부 표면을 차가운 물로 냉각시켜 증기를 응축시키고 탱크에 부분 진공을 생성했습니다. 그 후, 물(예를 들어, 광산 바닥에서)은 흡입 파이프를 통해 탱크로 빨려 들어가고 다음 부분의 증기가 유입된 후 버려졌습니다.

피스톤이 있는 최초의 증기 기관은 1698년 프랑스인 Denis Papin에 의해 만들어졌습니다. 피스톤이 있는 수직 실린더 내부에서 물을 가열하고 그 결과 증기가 피스톤을 위로 밀어 올립니다. 증기가 냉각되고 응축됨에 따라 피스톤은 대기압 하에서 아래로 움직였습니다. 블록 시스템을 통해 Papin의 증기 기관은 펌프와 같은 다양한 메커니즘을 구동할 수 있습니다.

더 완벽한 기계는 1712년 영국 대장장이 Thomas Newcomen에 의해 만들어졌습니다. Papin의 기계에서와 같이 피스톤은 수직 실린더에서 움직였습니다. 보일러에서 나온 증기가 실린더 바닥으로 들어가 피스톤을 들어 올렸습니다. 냉수가 실린더에 주입되면 증기가 응축되고 실린더에 진공이 형성되고 대기압의 영향으로 피스톤이 아래로 떨어졌습니다. 이 리턴 스트로크는 실린더에서 물을 제거하고 로커 암에 연결된 체인을 통해 스윙처럼 움직이며 펌프 로드를 들어 올렸습니다. 피스톤이 스트로크의 바닥에 있을 때 증기가 다시 실린더로 들어가고 펌프 로드나 로커에 장착된 균형추의 도움으로 피스톤이 위로 올라갔습니다. 시작 위치. 그 후 사이클이 반복되었습니다.

Newcomen 기계는 50년 이상 유럽에서 널리 사용되었습니다. 1740년대에는 길이 2.74m, 지름 76cm의 실린더가 있는 기계가 25명과 10마리의 말이 교대로 작업하는 작업을 하루 만에 처리했습니다. 그러나 그 효율성은 극히 낮았습니다.

가장 눈에 띄는 산업 혁명은 주로 섬유 산업에서 영국에서 나타났습니다. 직물의 공급과 빠르게 증가하는 수요 사이의 불일치는 최고의 디자인 마인드를 방적 및 직조기의 개발로 끌어들였습니다. 영어 기술의 역사에는 Cartwright, Kay, Crompton, Hargreaves의 이름이 영원히 포함되었습니다. 그러나 그들이 만든 방적기와 직조기는 기계를 단방향 회전 운동으로 계속해서 균일하게 구동할 수 있는(수차로는 제공할 수 없는) 질적으로 새롭고 보편적인 엔진이 필요했습니다. 여기에 그 모든 광채로 유명한 엔지니어 인 "Greenock의 마법사"James Watt의 재능이 나타났습니다.

Watt는 조선소의 가족으로 스코틀랜드의 Greenock 마을에서 태어났습니다. 처음 2년 동안 James는 Glasgow의 워크샵에서 견습생으로 일하면서 수학, 측량, 광학 기기 및 다양한 항해 기기 제조의 대가인 조각사의 자격을 취득했습니다. 그의 삼촌인 교수의 조언에 따라 James는 기계공으로 지역 대학에 입학했습니다. 여기에서 Watt가 증기 기관 작업을 시작했습니다.

James Watt는 일반적으로 물을 펌핑하는 데만 적합했던 Newcomen의 증기 대기 기계를 개선하려고 했습니다. Newcomen의 기계의 주요 단점은 실린더의 가열 및 냉각이 번갈아 가며 있다는 것이 그에게 분명했습니다. 1765년 Watt는 응축되기 전에 밸브가 있는 파이프라인을 통해 증기를 별도의 저장소로 전환하면 실린더가 항상 뜨거운 상태를 유지할 수 있다는 아이디어를 내놓았습니다. 또한 Watt는 증기 기관을 증기 기관으로 전환하는 몇 가지 개선 사항을 더 만들었습니다. 예를 들어, 그는 피스톤의 왕복 운동을 메인 샤프트의 회전 운동으로 변환하는 힌지 메커니즘 - "와트의 평행사변형"(링크의 일부 - 구성을 구성하는 레버가 평행사변형을 형성하기 때문에 그렇게 불림)을 발명했습니다. . 이제 직기는 계속해서 작동할 수 있습니다.

1776년 와트의 기계가 테스트되었습니다. 그 효율성은 Newcomen의 기계의 두 배인 것으로 밝혀졌습니다. 1782년 Watt는 최초의 범용 복동 증기 기관을 만들었습니다. 증기는 피스톤의 한 쪽에서 교대로 실린더에 들어간 다음 다른 쪽에서 들어갔습니다. 따라서 피스톤은 이전 기계에서는 볼 수 없었던 증기의 도움으로 작동 및 역 스트로크를 모두 만들었습니다. 복동식 증기기관의 피스톤 로드는 당기고 미는 동작을 수행하기 때문에 추력에만 반응하는 기존의 체인 및 로커암 구동 시스템을 다시 만들어야 했습니다. Watt는 연결 시스템을 개발하고 무거운 플라이휠, 원심 속도 컨트롤러, 디스크 밸브 및 압력계를 사용하여 피스톤 로드의 왕복 운동을 회전 운동으로 변환하는 유성 메커니즘을 사용하여 증기 압력을 측정했습니다. Watt가 특허를 받은 "회전식 증기 기관"은 처음에는 방적기 및 직조 공장에서 널리 사용되었으며 나중에는 다른 산업 기업에서도 사용되었습니다. Watt 엔진은 모든 자동차에 적합했으며 자체 추진 메커니즘의 발명가는 이를 활용하는 데 서두르지 않았습니다.

와트의 증기 기관은 산업 혁명의 시작을 알리는 진정한 세기의 발명품이었습니다. 그러나 발명가는 여기서 멈추지 않았습니다. 이웃 사람들은 Watt가 말을 몰고 초원을 가로질러 특별히 선택된 추를 끄는 것을 한 번 이상 놀라움으로 지켜보았습니다. 그래서 힘의 단위가 나타났습니다- 마력이후 보편적인 인정을 받았습니다.

불행히도 재정적 어려움으로 인해 이미 성인이 된 Watt는 측지 측량을 수행하고 운하 건설 작업을 수행하고 항구와 정박지를 건설하고 마침내 완전한 재정적 붕괴를 겪은 기업가 John Rebeck과 경제적으로 노예가 된 동맹을 맺었습니다.

1933년 4월 12일 William Besler는 증기 동력 항공기를 타고 캘리포니아 오클랜드 시립 비행장에서 이륙했습니다.
신문은 다음과 같이 썼습니다.

“이륙은 소음이 없는 것을 제외하고 모든 면에서 정상이었습니다. 사실, 비행기가 이미 지상을 떠났을 때, 관찰자들에게는 그것이 아직 충분한 속도를 얻지 못한 것처럼 보였습니다. 에 풀 파워소음은 활공 항공기보다 눈에 띄지 않았습니다. 휘파람 소리만 들릴 뿐이었다. 최대 증기로 작업할 때 프로펠러에서 약간의 소음만 발생했습니다. 프로펠러의 소음으로 불꽃의 소리를 구별할 수 있었다...

비행기가 착륙하여 필드 경계를 넘었을 때 프로펠러가 멈추고 천천히 시작되었습니다. 반대쪽후진한 다음 스로틀을 약간 엽니다. 나사를 아주 천천히 역회전시켜도 하강이 눈에 띄게 가파르게 되었습니다. 땅에 닿은 직후 조종사는 완전히 후진하여 브레이크와 함께 차를 빠르게 멈췄습니다. 이 경우 단기 달리기는 특히 눈에 띄었습니다. 테스트하는 동안 날씨가 고요했고 일반적으로 착륙이 수백 피트에 달했기 때문입니다.

20세기 초에 항공기가 도달한 높이에 대한 기록은 거의 매년 설정되었습니다.

성층권은 비행에 상당한 이점을 약속했습니다. 공기 저항 감소, 바람의 불변성, 구름 없음, 은신, 대공 방어에 대한 접근 불가능. 그러나 예를 들어 20km 높이까지 비행하는 방법은 무엇입니까?

[가솔린] 엔진 출력은 공기 밀도보다 빠르게 떨어집니다.

고도 7000m에서는 엔진 출력이 거의 3배 감소합니다. 항공기의 고지대 품질을 향상시키기 위해 제국주의 전쟁이 끝날 무렵 1924-1929년에 여압을 사용하려는 시도가 있었습니다. 과급기는 생산에 더 많이 도입됩니다. 그러나 10km 이상의 고도에서 내연기관의 동력을 유지하는 것이 점점 더 어려워지고 있습니다.

고도 제한을 높이기 위한 노력의 일환으로 각국의 설계자들은 고지대 엔진으로서 여러 장점을 지닌 증기 기관에 점점 눈을 돌리고 있다. 예를 들어 독일과 같은 일부 국가는 전략적 고려 사항, 즉 대규모 전쟁이 발생할 경우 수입 석유로부터의 독립을 달성해야 하는 필요성에 의해 이 경로로 밀려났습니다.

최근에는 항공기에 증기기관을 설치하려는 시도가 많이 이루어지고 있다. 위기 직전의 항공 산업의 급속한 성장과 그 제품의 독점 가격으로 인해 실험 작업과 축적 된 발명품의 구현에 서두르지 않을 수있었습니다. 1929-1933년의 경제 위기 동안 특별한 범위를 취한 이러한 시도. 그리고 그 뒤를 이은 공황은 자본주의에서 우연히 일어난 현상이 아닙니다. 언론, 특히 미국과 프랑스에서는 종종 비난이 쏟아졌다. 큰 우려그들은 새로운 발명의 구현을 인위적으로 지연시키기로 합의했습니다.

두 가지 방향이 나왔다. 하나는 항공기에 재래식 피스톤 엔진을 설치한 Besler가 미국에서 대표하는 반면 다른 하나는 터빈을 다음과 같이 사용하기 때문입니다. 항공기 엔진주로 독일 디자이너의 작업과 관련이 있습니다.

Besler 형제는 Doble의 자동차용 피스톤 증기 기관을 기본으로 Travel-Air 복엽기에 설치했습니다. [시연 비행에 대한 설명은 게시물 시작 부분에 나와 있습니다.]
그 비행의 비디오:

기계에는 비행 중뿐만 아니라 착륙 중에도 기계 샤프트의 회전 방향을 쉽고 빠르게 변경할 수 있는 역전 메커니즘이 장착되어 있습니다. 프로펠러 외에도 엔진은 커플 링을 통해 팬을 구동하여 버너로 공기를 불어 넣습니다. 처음에는 작은 전기 모터를 사용합니다.

이 기계는 90hp의 출력을 개발했지만 잘 알려진 보일러 강제 조건에서는 출력을 135hp로 증가시킬 수 있습니다. 와 함께.
보일러 125의 증기 압력 at. 증기 온도는 약 400-430°로 유지되었습니다. 가능한 한 보일러 작동을 자동화하기 위해 노멀라이저 또는 장치가 사용되었으며 증기 온도가 400 °를 초과하자마자 알려진 압력 하에서 물이 과열기에 주입되었습니다. 보일러에는 공급 펌프와 증기 구동 장치, 배기 증기로 가열되는 1차 및 2차 급수 히터가 장착되어 있습니다.

항공기에는 두 개의 축전기가 장착되었습니다. 더 강력한 것은 OX-5 엔진의 라디에이터에서 변환되어 동체 상단에 장착되었습니다. 커패시터로 만든 덜 강력함 증기 자동차 Doblya 및 동체 아래에 있습니다. 언론에 따르면 응축기의 용량은 증기 기관을 대기로 배출하지 않고 최대 스로틀로 작동시키기에는 불충분하며 순항력의 약 90%에 해당합니다. 실험에 따르면 152리터의 연료를 소비할 때 38리터의 물이 필요했습니다.

항공기 증기 플랜트의 총 중량은 1리터당 4.5kg입니다. 와 함께. 이 항공기에 동력을 공급한 OX-5 엔진과 비교하여 300파운드(136kg)의 추가 중량을 제공했습니다. 엔진 부품과 커패시터를 가볍게 하면 전체 설비의 무게를 크게 줄일 수 있다는 데는 의심의 여지가 없습니다.
연료는 경유였습니다. 언론은 "점화를 켜고 최고 속도로 시동하는 데 5분이 채 걸리지 않았다"고 주장했다.

항공용 증기 발전소 개발의 또 다른 방향은 증기 터빈을 엔진으로 사용하는 것과 관련이 있습니다.
1932-1934년. Klinganberg 발전소에서 독일에서 설계된 항공기의 원래 증기 터빈에 대한 정보가 외신에 침투했습니다. 이 공장의 수석 엔지니어인 휘트너(Hütner)는 저자라고 불렸습니다.
증기 발생기와 터빈은 응축기와 함께 여기에서 공통 하우징을 가진 하나의 회전 장치로 결합되었습니다. Hütner는 "엔진은 발전소를 나타내며 회전하는 증기 발생기가 역회전하는 터빈 및 응축기와 함께 하나의 건설적이고 작동 가능한 장치를 형성한다는 독특한 특징이 있습니다."라고 말합니다.
터빈의 주요 부분은 다수의 V자형 튜브로 구성된 회전 보일러로, 이 튜브의 엘보우 중 하나는 급수 헤더에 연결되고 다른 엘보는 증기 수집기에 연결됩니다. 보일러는 그림 1에 나와 있습니다. 143.

튜브는 축을 중심으로 방사상으로 위치하며 3000-5000rpm의 속도로 회전합니다. 튜브에 들어가는 물은 원심력의 작용으로 V 자형 튜브의 왼쪽 가지로 쇄도하고 오른쪽 무릎은 증기 발생기 역할을합니다. 튜브의 왼쪽 팔꿈치에는 인젝터의 화염에 의해 가열된 핀이 있습니다. 이 리브를 통과하는 물은 증기로 변하고 보일러의 회전으로 인해 발생하는 원심력의 작용으로 증기 압력이 증가합니다. 압력은 자동으로 조정됩니다. 튜브의 두 가지(증기 및 물)의 밀도 차이는 원심력의 함수인 가변 레벨 차이와 이에 따른 회전 속도를 제공합니다. 이러한 장치의 다이어그램이 그림 1에 나와 있습니다. 144.

보일러의 설계 특징은 회전하는 동안 연소실에 진공이 생성되어 보일러가 마치 흡입 팬처럼 작동하는 튜브의 배열입니다. 따라서 Hütner에 따르면 "보일러의 회전은 전력, 뜨거운 가스의 움직임, 냉각수의 움직임에 의해 동시에 결정됩니다."

작동 중인 터빈을 시작하는 데 30초만 소요됩니다. Hütner는 88%의 보일러 효율과 80%의 터빈 효율을 달성할 것으로 예상했습니다. 터빈과 보일러를 시동하려면 시동 모터가 필요합니다.

1934년에 회전 보일러가 있는 터빈이 장착된 독일의 대형 항공기 프로젝트 개발에 대한 메시지가 언론에 떠올랐습니다. 2년 후, 프랑스 언론은 독일군이 극비리에 특수기를 제작했다고 주장했다. Steam은 그를 위해 설계되었습니다. 파워 포인트 2500리터 용량의 Hütner 시스템. 와 함께. 기체의 길이는 22m, 날개폭은 32m, 비행중량(대략)은 14톤, 기체의 절대한계는 14,000m, 고도 10,000m에서의 비행속도는 420km/h, 10km 높이까지 30분이 소요됩니다.
이 언론 보도가 크게 과장되었을 가능성이 매우 높지만 독일 디자이너가 이 문제에 대해 작업하고 있고 다가오는 전쟁이 여기에 예상치 못한 놀라움을 가져올 수 있다는 것은 확실합니다.

내연기관에 비해 터빈의 장점은 무엇입니까?
1. 높은 회전 속도에서 왕복 운동이 없기 때문에 터빈을 현대의 강력한 항공기 엔진보다 훨씬 작고 작게 만들 수 있습니다.
2. 중요한 이점은 증기 기관의 상대적인 소음이 없다는 것입니다. 이는 군사적 관점과 여객기의 방음 장비로 인한 항공기 경량화 가능성 측면에서 모두 중요합니다.
3. 증기터빈은 과부하가 거의 발생하지 않는 내연기관과 달리 일정한 속도로 100%까지 단기간 과부하가 가능하다. 터빈의 이러한 장점으로 인해 항공기의 이륙 시간을 줄이고 공중으로 쉽게 상승할 수 있습니다.
4. 설계의 단순성과 많은 수의 가동 및 트리거 부품이 없는 것도 터빈의 중요한 이점으로, 내연 기관에 비해 더 안정적이고 내구성이 있습니다.
5. 증기 플랜트에 마그네토가 없어 작동이 전파의 영향을 받을 수 있는 것도 필수적입니다.
6. 경제적인 이점 외에도 중유(기름, 중유)를 사용할 수 있는 능력은 화재에 대한 증기 기관의 더 큰 안전성을 결정합니다. 그것은 또한 항공기를 가열할 가능성을 만듭니다.
7. 증기 기관의 주요 장점은 높이가 상승해도 정격 출력을 유지하는 것입니다.

증기 기관에 대한 반대 중 하나는 주로 공기 역학자들로부터 왔으며 응축기의 크기와 냉각 능력에 관한 것입니다. 실제로 증기 응축기는 내연 기관의 물 라디에이터보다 5-6배 더 큰 표면을 가지고 있습니다.
그렇기 때문에 이러한 커패시터의 항력을 줄이기 위해 설계자는 날개의 윤곽과 프로파일을 정확히 따르는 연속적인 튜브 열 형태로 날개 표면에 커패시터를 직접 배치하게 되었습니다. 이것은 상당한 강성을 부여하는 것 외에도 항공기 결빙의 위험을 감소시킵니다.

물론 항공기에서 터빈을 작동하는 데에는 여러 가지 다른 기술적인 어려움이 있습니다.
- 높은 고도에서의 노즐 동작은 알려져 있지 않습니다.
- 항공기 엔진의 작동 조건 중 하나인 터빈의 빠른 부하를 변경하기 위해서는 물의 공급이나 증기 수집기 중 하나가 필요합니다.
- 알려진 어려움은 또한 좋은 개발에 의해 제시됩니다. 자동 장치터빈 조정용.
- 항공기에서 빠르게 회전하는 터빈의 자이로스코프 효과도 불분명합니다.

그럼에도 불구하고, 달성된 성공은 가까운 장래에 증기 발전소가 현대 항공기, 특히 상업용 항공기 및 대형 비행선에서 자리를 잡을 것이라는 희망을 갖게 합니다. 이 영역에서 가장 어려운 부분은 이미 완료되었으며 실용적인 엔지니어는 궁극적인 성공을 달성할 수 있습니다.

저렴한 에너지 원으로서 수증기에 대한 관심은 고대인의 첫 번째 과학적 지식과 함께 나타났습니다. 사람들은 3천년 동안 이 에너지를 길들이기 위해 노력해 왔습니다. 이 경로의 주요 단계는 무엇입니까? 누구의 성찰과 계획이 인류에게 그로부터 최대한의 이익을 끌어내도록 가르쳤습니까?

증기 기관의 출현을 위한 전제 조건

노동 집약적 프로세스를 촉진할 수 있는 메커니즘에 대한 필요성은 항상 존재해 왔습니다. 18세기 중반까지 풍차와 물레방아가 이러한 목적으로 사용되었습니다. 풍력 에너지를 사용할 가능성은 날씨의 변화에 직접적으로 의존합니다. 그리고 물레방아를 사용하려면 강둑을 따라 공장을 지어야 했고, 이것이 항상 편리하고 편리한 것은 아닙니다. 그리고 둘 다 효율성이 매우 낮았습니다. 본질적으로 필요한 새 엔진, 쉽게 관리되고 이러한 단점이 없습니다.

증기 기관의 발명과 개선의 역사

증기기관의 탄생은 많은 과학자들의 오랜 고민과 성공과 실패의 결과입니다.

길의 시작

첫 번째, 단일 프로젝트는 흥미로운 호기심이었습니다. 예를 들어, 아르키메데스증기 총을 만들었습니다 알렉산드리아의 헤론증기의 에너지를 사용하여 고대 사원의 문을 열었습니다. 그리고 연구자들은 연구에서 다른 메커니즘을 작동시키기 위한 증기 에너지의 실제 적용에 대한 메모를 찾습니다. 레오나르도 다빈치.

이 주제에 대한 가장 중요한 프로젝트를 고려하십시오.

16세기에 아랍 엔지니어 Tagi al Din은 원시 증기 터빈을 위한 설계를 개발했습니다. 그러나 터빈 휠 블레이드에 공급되는 증기 제트의 강한 분산으로 인해 실용화되지 않았습니다.

중세 프랑스로 빠르게 이동합니다. 물리학자이자 재능 있는 발명가인 Denis Papin은 많은 실패한 프로젝트 후에 다음과 같은 설계에서 멈췄습니다. 수직 실린더는 물로 채워져 있고 그 위에 피스톤이 설치되었습니다.

실린더를 가열하고 물을 끓여 증발시켰다. 팽창하는 증기가 피스톤을 들어올렸습니다. 그것은 상승의 가장 높은 지점에 고정되었고 실린더는 냉각되고 증기는 응축될 것으로 예상되었습니다. 증기가 응축된 후 실린더에 진공이 형성되었습니다. 고정에서 해방 된 피스톤은 대기압의 작용으로 진공으로 돌진했습니다. 작동 스트로크로 사용되어야 했던 것은 이 피스톤의 추락이었습니다.

따라서 피스톤의 유용한 스트로크는 증기와 외부(대기) 압력의 응축으로 인한 진공의 형성으로 인해 발생했습니다.

Papin 증기 기관 때문에대부분의 후속 프로젝트와 마찬가지로 증기 대기 기계라고 불렀습니다.

이 디자인에는 매우 중요한 단점이 있었습니다. 주기의 반복성은 제공되지 않았습니다. Denis는 실린더가 아니라 증기 보일러에서 별도로 증기를 얻는 아이디어를 생각해 냈습니다.

Denis Papin은 증기 기관의 발명가로서 증기 기관의 역사에 들어갔습니다. 중요한 세부 사항- 스팀 보일러.

그리고 실린더 외부에서 증기를 받기 시작했기 때문에 엔진 자체는 외연 기관 범주에 들어갔습니다. 그러나 중단 없는 운영을 보장하는 분배 메커니즘이 없기 때문에 이러한 프로젝트는 실용적인 적용을 거의 찾지 못했습니다.

증기 기관 개발의 새로운 단계

약 50년 동안 탄광에서 물을 퍼 올리는 데 사용되었습니다. Thomas Newcomen의 증기 펌프.그는 이전 디자인을 크게 반복했지만 매우 중요한 참신함을 포함하고 있었습니다. 응축된 증기 배출용 파이프와 과잉 증기 배출용 안전 밸브입니다.

그것의 중대한 결점은 증기가 주입되기 전에 실린더를 가열해야 하고, 증기가 응축되기 전에 냉각되어야 한다는 것이었습니다. 그러나 그러한 엔진의 필요성이 너무 높아 명백한 비효율에도 불구하고 이 기계의 마지막 사본은 1930년까지 사용되었습니다.

1765년 영국의 정비공 제임스 와트, Newcomen의 기계 개선에 종사, 증기 실린더에서 콘덴서를 분리했습니다.

실린더를 지속적으로 가열하는 것이 가능해졌습니다. 기계의 효율성이 즉시 증가했습니다. 이후 몇 년 동안 Watt는 모델을 크게 개선하여 한쪽에서 다른 쪽으로 증기를 공급하는 장치를 장착했습니다.

이 기계를 펌프로 사용할 수 있을 뿐만 아니라 다양한 공작기계를 구동하는 것도 가능하게 되었습니다. Watt는 연속 증기 기관이라는 발명품에 대한 특허를 받았습니다. 이 기계의 대량 생산이 시작됩니다.

19세기 초 영국에서는 320와트 이상의 증기 기관이 가동되었습니다. 다른 유럽 국가들도 구매하기 시작했습니다. 이것은 영국 자체와 인접 국가 모두에서 많은 산업에서 산업 생산의 상당한 증가에 기여했습니다.

Watt보다 20년 앞서 러시아에서 알타이의 정비공 Ivan Ivanovich Polzunov가 증기 기관 프로젝트에 참여했습니다.

공장 당국은 그에게 용해로의 송풍기를 구동하는 장치를 만들 것을 제안했습니다.

그가 만든 기계는 2기통이었고 연결된 장치의 지속적인 작동을 보장했습니다.

한 달 반 이상 성공적으로 작업한 후 보일러에서 누수가 시작되었습니다. 이때 Polzunov 자신은 더 이상 살아 있지 않았습니다. 차는 수리되지 않았습니다. 그리고 한 명의 러시아 발명가의 놀라운 창조는 잊혀졌습니다.

당시 러시아의 후진성으로 인해 세계는 I. I. Polzunov의 발명에 대해 큰 지연으로 배웠습니다 ....

따라서 증기 기관을 구동하려면 증기 보일러에서 생성된 증기가 팽창하면서 피스톤이나 터빈 블레이드를 눌러야 합니다. 그리고 그들의 움직임은 다른 기계 부품으로 옮겨졌습니다.

운송에서 증기 기관의 사용

그 당시 증기 기관의 효율이 5%를 초과하지 않았다는 사실에도 불구하고 18세기 말까지 그들은 농업과 운송에 활발히 사용되기 시작했습니다.

프랑스에는 증기 기관이 달린 자동차가 있습니다.
미국에서는 증기선이 필라델피아와 벌링턴 사이를 운행하기 시작합니다.
영국에서는 증기 동력 철도 기관차가 시연되었습니다.
사라토프 지방의 한 러시아 농부가 특허를 냈습니다. 무한 궤도 20 리터의 용량으로. 와 함께.;
증기 엔진으로 항공기를 제작하려는 시도가 반복적으로 이루어졌지만 불행히도 항공기 중량이 큰 이러한 장치의 저출력으로 인해 이러한 시도가 실패했습니다.