Історія парової машини

ЗМІСТ

Вступ

1. Створення двигуна

2. Газові теплові двигуни

висновок

література

додаток

Вступ

Першим механічним двигуном, що знайшов практичне застосування, була парова машина. Спочатку вона призначалася для використання в заводському виробництві, але пізніше паровий двигун стали встановлювати на саморушних машинах - паровозах, пароплавах, автомобілях і тракторах.

Над використанням пара як робоче тіло люди замислювалися ще в глибоку давнину, однак лише на рубежі 17 - 18 століть вдалося знайти спосіб робити корисну роботу за допомогою пари. Пара пускала в хід насос, що качав воду в резервуар. Витікаючи з резервуара і падаючи на водяне колесо, вода змушувала його обертатися. Водяне колесо, в свою чергу, надавало руху заводським механізми і машини. Таким чином, і після винаходу парового насоса безпосереднім двигуном робочих машин залишалося водяне колесо. Минуло ще чимало часу, перш ніж допитливий людський розум створив надійний двигун, здатний безпосередньо пускати в хід різноманітні машини і механізми. Минуло більше ніж два століття, перш ніж з'явився двигун, що став однією з передумов появи нового виду бойових машин - танків.

1. Створення двигуна

Перша спроба поставити пару на службу людині була зроблена в Англії в 1698 році: машина Сейвери призначалася для осушення шахт і перекачування води. Сам винахідник назвав її "вогневою машиною" і широко розрекламував як "друга шахтарів". Для отримання пари, що приводили машину в дію, був потрібний вогонь, але винахід Сейвери ще не було двигуном у повному розумінні цього слова, оскільки крім декількох клапанів, що відкривалися і закривалися вручну, в ньому не було рухомих частин.

Машина Сейвери працювала наступним чином: спочатку герметичний резервуар наповнювався парою, потім зовнішня поверхня резервуара охолоджувалася холодною водою, через що пара конденсувався, і в резервуарі створювався частковий вакуум. Після цього вода - наприклад з дна шахти - засмоктувалася в резервуар через забірну трубу і після впуску чергової порції пара викидалася назовні через випускну. Потім цикл повторювався, але воду можна було піднімати тільки з глибини менш 10,36 м, оскільки в дійсності її виштовхувало атмосферний тиск.

Перша вдала парова машина з поршнем була побудована французом Дені Папеном, чиє ім'я частіше асоціюється з винаходом автоклава, який є сьогодні практично в кожному будинку у вигляді каструлі-скороварки.

1674 року Папен побудував пороховий двигун, принцип дії якого ґрунтувався на запаленні в циліндрі пороху і переміщенні поршня усередині циліндра під впливом порохових газів. Коли надлишок газів виходив з циліндра через спеціальний клапан, а газ, що залишився охолоджувався, в циліндрі створювався частковий вакуум, і поршень повертався у вихідне положення під дією атмосферного тиску.

Машина була не дуже вдалою, але вона навела Папена на думку замінити порох водою. І в 1698 році він побудував парову машину (в тому ж році свою "вогненну машину" побудував і англієць Сейвери). Вода нагрівалася усередині вертикального циліндра з поршнем усередині, і пара, що утворилася штовхав поршень вгору. Коли пар охолоджувався і конденсировался, поршень опускався вниз під дією атмосферного тиску. Таким чином, за допомогою системи блоків парова машина Папена могла приводити в дію різні механізми, наприклад насоси.

Почувши про парову машину Папена, Томас Ньюкомен, який часто бував на шахтах у Вест Кантрі, де він працював ковалем, і краще ніж хто-небудь інший розумів, як потрібні хороші насоси для запобігання затоплення шахт, об'єднав зусилля з водопровідником і склярем Джоном Каллі в спробі побудувати більш досконалу модель. Їх перша парова машина була встановлена ​​на вугільній шахті в Стаффордшире в 1712 році. Як і в машині Папена, поршень переміщався у вертикальному циліндрі, але в цілому машина Ньюкомена була значно більш досконалої. Щоб ліквідувати зазор між циліндром і поршнем, Ньюкомен закріпив на торці останнього гнучкий шкіряний диск і налив на нього небагато води.

Пара з котла надходив у підставу циліндра і піднімав поршень вгору. Але при уприскуванні в циліндр холодної води, пара конденсувався, в циліндрі утворювався вакуум, і під впливом атмосферного тиску поршень опускався вниз. Цей зворотний хід видаляв воду з циліндра і за допомогою ланцюга, з'єднаної з коромислом, що рухалося на зразок гойдалок, піднімав вгору шток насоса. Коли поршень знаходився в нижній точці свого ходу, в циліндр знову надходив пар, і за допомогою противаги, закріпленого на штоку насоса або на коромислі, поршень піднімався у вихідне положення. Після цього цикл повторювався.

Машина Ньюкомена виявилася на рідкість вдалою і використовувалася по всій Європі більш 50 років. У 1740 році машина з циліндром довжиною 2,74 м і діаметром 76 см за один день виконувала роботу, яку бригади з 25 чоловік і 10 коней, працюючи позмінно, раніше виконували за тиждень. У 1775 році ще велика машина, побудована Джоном Смитоном (творцем Еддистоунского маяка), за два тижні осушила сухий док в Кронштадті (Росія). Раніше з використанням високих вітряків на ето ішов цілий рік.

І тим не менше, машина Ньюкомена була далека до досконалості. Вона перетворювала в механічну енергію всього лише близько 1% теплової енергії і, як наслідок, пожирала величезну кількість палива, що, втім, не мало особливого значення, коли машина працювала на вугільних шахтах.

В цілому машини Ньюкомена зіграли величезну роль у збереженні вугільної промисловості: з їхньою допомогою удалося відновити видобуток вугілля в багатьох затоплених шахтах.

Проект першої у світі парової машини, здатної безпосередньо пускати в хід будь-які робочі механізми, запропонував 25 квітня 1763 року російський винахідник І. І, Ползунов, механік на Коливано-Воскресенських гірничорудних заводах Алтаю. (Рис см в Додатку). Проект потрапив на стіл до начальника заводів, який схвалив його і відіслав до Петербурга, звідки незабаром прийшла відповідь: "... Цей його вимисл за новий винахід почесть повинна". Парова машина Ползунова отримала визнання.

Повзунів пропонував побудувати спочатку невелику машину, на якій можна було б виявити і усунути всі недоліки, неминучі в новому винаході. Заводське начальство з цим не погодилося і вирішило будувати відразу величезну машину для могутньої повітродувки. Побудувати машину доручили Ползунову, на допомогу якому були виділені "які не знають, але тільки одну схильність до того мають з тутешніх майстрових двоє" та ще кілька підсобних робітників.

З цим "штатом" Повзунів приступив до будівництва своєї машини. Будувалася вона рік і дев'ять місяців. Коли машина вже пройшла перший іспит, винахідник занедужав швидкоплинною сухоти і за кілька днів до завершальних випробувань помер.

23 травня 1766 року учні Ползунова Левзин і Черніцин одні приступили до останніх випробувань парової машини. В "Денний записці" від 4 липня було відзначено "справна машинна дія", а 7 серпня 1766 року вся установка - парова машина і могутня повітродувка - була здана в експлуатацію.

Всього за три місяці роботи машина Ползунова не тільки виправдала всі витрати на її будівництво в сумі 7233 рублів 55 копійок, а й дала чистий прибуток в 12640 рублів 28 копійок.

10 листопада 1766 року котел дав текти, і машина зупинилася. Незважаючи на те, що цю несправність можна було легко усунути, заводське начальство, не був зацікавлений в механізації, закидало утвір Ползунова.

Протягом наступних тридцяти років машина не діяла, а в 1779 році тодішні управителі алтайських заводів віддали розпорядження машину розібрати, "знаходиться при оной фабрику розламати і ліс ужити на що придатний буде".

Приблизно в цей же час в Англії над створенням парової машини працював шотландець Джеймс Уатт.

Починаючи з 1763 року його займався удосконаленням малоефективної пароатмосферной машини Ньюкомена, яка, в общем-то, годилася лише для перекачування води. Йому було ясно, що основний недолік машини Ньюкомена складався в поперемінному нагріванні і охолодженні циліндра. Яким же чином уникнути цього? Відповідь прийшла до Уатту недільним весняним днем ​​1765 року. Він зрозумів, що циліндр може постійно залишатися гарячим, якщо до конденсації відводити пар в окремий резервуар через трубопровід з клапаном. Більш того, циліндр може залишатися гарячим, а конденсор холодним, якщо зовні їх покрити теплоізоляційним матеріалом. Крім того Уатт зробив ще кілька удосконалень, що остаточно перетворили пароатмосферную машину в парову. У 1768 році він подав прохання про патент на свій винахід. Патент він отримав, але побудувати парову машину йому довго не вдавалося. І тільки в 1776 році парова машина Уатта була, нарешті, побудована і успішно пройшла випробування. Вона виявилася вдвічі ефективніше машини Ньюкомена.

У 1782 році Уатт створив нову чудову машину - першу універсальну парову машину подвійної дії. Кришку циліндра він оснастив винайденим незадовго до того сальником, що забезпечував вільний рух штока поршня, але запобігав витоку пара з циліндра. Пара надходила в циліндр поперемінно то з одного боку поршня, то з іншого. Тому поршень робив і робітник і зворотний хід за допомогою пари, чого не було в колишніх машинах.

Оскільки в паровій машині подвійної дії шток поршня робив що тягне і штовхає дію, колишню приводную систему з ланцюгів і коромисла, яка реагувала тільки на тягу, довелося переробити. Уатт розробив систему зв'язаних тяг і застосував планетарний механізм для перетворення зворотно-поступального руху штока поршня в обертальний рух, використовував важкий маховик, відцентровий регулятор швидкості, дисковий клапан і манометр для вимірювання тиску пари.

Запатентована Уаттом "ротативна парова машина" спочатку широко застосовувалася для приведення в дію машин і верстатів прядильних і ткацьких фабрик, а пізніше і інших промислових підприємств. Таким чином, парова машина Уатта стала винаходом століття, що поклав початок промислової революції. (Рис см. В Додатку).

У 1785 році одна з перших машин Уатта була встановлена ​​в Лондоні на пивоварному заводі Семюела Уитбреда для розмелювання солоду. Машина виконувала роботу замість 24 коней. Діаметр її циліндра дорівнював 63 см, робочий хід поршня складав 1,83 м, а діаметр маховика досягав 4,27 м. Машина збереглася до наших днів, і сьогодні її можна побачити в дії в сіднейському музеї "Пауерхауз".

Двигун Уатта годився для будь-якої машини, і цим не забарилися скористатися винахідники саморушних механізмів.

2. Газові теплові двигуни

У 1816 р пастор Роберт Стірлінг отримав патент на "машину, яка виробляє рушійну силу за допомогою нагрітого повітря". У 1827 р і 1840 рр. він отримав ще два патенти на вдосконалені варіанти свій машини. Р.Стірлінг займав міністра у справах церкви Шотландії. Виготовлення двигунів Стірлінга почалося в 1818г. Вони приводили в дію водяні насоси, повітродувки і верстати на дрібних фабриках, де не годилися громіздкі парові машини. Кінематична схема модифікованого двигуна Стірлінга приведена на ріг. 1.

Мал.1 Схема двигуна Стірлінга

Двигун складається з робочого і теплообмінного циліндрів з'єднаних трубкою. В циліндрах переміщуються соответсвенно робочий і витіснювальний поршні, пов'язані шатунами, повзуном і штоком. Шатуни одягнені на палець кривошипа, який знаходиться на одному валу з маховиком. Джерело тепла нагріває газ в правій частині теплообмінного циліндра. Газ Розширюючі ічерез трубку надає тиском на робочий поршень. Поршень опускається, штовхає шатун і поворачіает маховик. При цьому одночасно в право рухатись витіснювальний поршень. Він витісняє газ з нагрівається частини теплообмінного циліндра в його холодну частину, яка має охолоджувати ребра. Теплообмінний поршень заповнений теплоізоляційним матеріалом. Газ остигає, створюючи зворотне зусилля на робочий поршень, поршень піднімається вгору і цикл повторюється з початку. Є варіант двигуна в циліндрі якого встановлювалися один над іншим два поршня: витіснювач і робочий поршень. Витіснювач ділить порожнину над робочим поршнем на дві частини "гарячу" - розташовану між витіснювачем і торцем циліндра і "холодну" - укладену між поршнями. Обидві частини порожнини повідомляються між собою через перепускний магістраль, в якій послідовно встановлені холодильник, що примикає до "холодної" порожнини, регенератор і нагрівач, що примикає до "гарячої" порожнини. Завдання витіснювача полягає в переміщенні робочого тіла з "гарячої" порожнини в "холодну" і, навпаки, через перепускний магістраль. Поршні в циліндрі рухаються поперемінно, і їх мертві точки зміщені. Двигун Стірлінга вперше містив теплообмінник для регенерації тепла відпрацьованого гарячого повітря - регенератор. Інститути, які в той час матеріали дуже обмежували рівень робочих температур і тисків, що для двигуна Стірлінга було дуже важливо. Роберт Стірлінг висловив надію, що перешкоди, які виникають через відсутність відповідних матеріалів з часом будуть усунені. Він оказалость прав. У 20 столітті про двигун згадали знову. В даний час цей двигун вважається перспективним.

У 1837 р бал запатентований ще один двигун на гарячому повітрі, що отримав назву "теплотворний двигун". Його винахідник Джодж Кейлі створив його як аналог парової машини. У цього двигуна був котел, в якому на відміну від парової машини не випарювали воду, а нагрівали стиснене повітря. При цьому частина стисненого повітря використовувалася в котлі (в ньому спалювали паливо), потім обидві частини змішували, тому, строго кажучи, робочим тілом слугував не чисте повітря, а його суміш з продуктами згоряння, С жатий повітря отримували в поршневому компресорі, Між компресором і котлом встановлювався керований золотник, за допомогою которго здійснювався розподіл повітря на два потоки: в топку (як окислювач) і на змішання. Котел, крім того, був забезпечений пристроєм для завантаження вугілля і для перекриття клапанів на час завантаження. Випробування двоциліндрового зразка такого двигуна показали його працездатність, але ККД становив лише близько 8%.

У 1852 р з'явився двигун шведського винахідника Еріксона і викликав в той час великі очікування. Робочий циліндр двигуна встановлювався вертикально, і під ним була топка. Компресорний циліндр розміщувався зверху над робочим. Робочий циліндр через вихлопну вікно з'єднувався з теплообмінником, а теплообмінник мав два черзі перекриваються патрубка: перший для сполучення з атмосферою і другий для не закінчили писати з нагнітальним клапном компрессороного циліндра. Всмоктуючий клапан компресора був відкритий в атмосферу. Коли в топці розводили вогонь, повітря в робочому циліндрі нагрівався і піднімав робочий поршень. При своєму переміщенні цей поршень передавав зусилля на механізм відбору потужності і одночасно переміщував його поршень, стискаючи знаходився в компресорному циліндрі повітря. Заіем відкривалося вихлопне вікно і отработашій гаряче повітря з робочого циліндра випускався в атмосферу через теплообмінник. Теплообмінник був заповнений мідною сіткою, і виходить повітря нагрівав цю сітку, віддаючи їй тепло, не використане в робочому циліндрі. Потім в робочий циліндр через теплообмінник починав надходити стиснене повітря з компресора. Проходячи через осередки сітки, це повітря нагрівався запасеним в ній теплом. Після того як робочий циліндр заповнювався, механізм відбору потужності опускав поршень, стискаючи заряд, і цикл повторювався. На жаль двигун Еріксона по потужності і по економічності поступався парових машин.

Ж. Хотфейл (1678-1682гг.) І Х. Гюйгенс (1681г.) Пропонували так званий атмосферний двигун, у якого поршень піднімався вибухом пороху вгору і фіксувався. Після охолодження продуктів згоряння під поршнем створювалося розрідження, У двигуна Гюйгенса під дією атмосферного тиску поршень опускався, здійснюючи корисну роботу. У двигуна Готфейльда розрядження в подпоршневую порожнини використовувалося для всмоктування води, а після того як поршень переставали утримувати, він, опускаючись витісняв воду. Це була мабуть перша спроба використовувати продуктів згоряння безпосередньо для виробництва роботи.

Рішення завдання використання продуктів згоряння лежало на шляху пошуків відповідного пального.

Брати Клод і Жозеф Ньєпс Нісефор в 1794 р почали пошуки такого палива. Брати писали так: "Займаючись розшукуванням фізичної (природної) сили, яка могла зрівнятися з силою парових машин і при цьому не вимагала таких громіздких приладів, а не вельми поглинають стільки палива, ми припустили, що нашим вимогам міг би задовольнити розширюваний вогнем атмосферне повітря . Але так як повітря, судячи з вироблених досі спостереженнями, розріджується вельми слабо, навіть при високій температурі, то ми уявили собі, що Іслі він буде раптово пронизаний в замкнутому просторі полум'ям надзвичайно пального речовини, подрібненого в дуже дрібний порошок і розсіяного по всьому об'єму цієї судини, то він розвине гараздо велику енергію і зробить щось на зразок вибуху, пропорційного опору тих перешкод, які він повинен подолати ". В якості такого порошку брати на перших порах застосували лікоподій - насіння спорового рослини плауна. Але урожай суперечка плауна дуже обмежений. Свій двигун брати назвали "піроеолофор". Відомості про пристрій цього двигуна украй мізерні. У 1816 році брати починають використовувати нафту і будують дослідне судно на Сені під Парижем. Але грошові кошти братів січуть. Незабаром Клод помер, а Нисефор закинув піреолофор і зосередився на фотографії, що і принесло йому славу.

Француз Філіп Лебон виявив, що при високій температурі без доступу повітря дерево виділяє горючий газ. З подальших дослідів він переконався, що такий же, але в ще більших кількостях виділяє кам'яне вугілля. У 1799 р він отримує патент на світильний газ, але ніхто не цікавиться його винаходом. Тоді Лебон на власні кошти обладнає систему газового освітлення однієї з паризьких готелів. І така наочна демонстрація допомагає йому отримати урядову концесію. Отримавши газоподібне пальне, Лебон також зрозумів, що його можна рівномірно розподілити в повітрі і отримати поле займання однорідну масу, подібно пару. Він в 1801 р бере патент, який є розвитком основного і містить опис двигуна на світильному газі. Лебон проедлагал стискати світильний газ і повітря окремими насосами і змішувати їх в спеціальній камері. Потім суміш подавалася в робочий циліндр, де запалала і розширювалася. Двигун був подвійної дії.

Роботи Ньєпс і ідеї Лебона не отримали належного розвитку з тієї причини, парова машина на початку 19 століття практично тільки починала свій переможний хід в якості універсального двигуна.

Перша офіційно зареєструвалося спроба створення двигуна внутрішнього згоряння (ДВЗ) була зроблена майже одночасно з початком робіт братье Ньєпс. У 1794 р винахідник Роберт Стріт отримав в Англії патент на атмосферний двигун, що працює на продуктах згорання горючої рідини (терпентін або спирт). Рідина наливалася на дно вертикального циліндра, при нагріванні випаровувалася, і її пари змішувалися з повітрям. Після займання горючої суміші продукти її згоряння піднімали поршень і здійснювали роботу.

Були пропозиції використовувати водень в 1820г. англійцем Сесіль. У 1841 р винахідник Джеймс Джонстон отримав в Англії патент на двигун, що працює на суміші водню з киснем. Відпрацьовані гази, охолоджувалися, конденсировались, і та поршень переміщався атмосферним повітрям. Але як відомо, застосування водню як палива пов'язано з труднощами його транпортування і зберігання.

Є відомості про те, що винахідник Самуель Браун побудував і отримай два патенти в Англії 1823 р двигун внутрішнього згоряння на світильному газі. Це був атмосферний двигун. Розрядження в циліндрі досягалося тим, сто після випуску продуктів згоряння залишок газів в циліндрі охолоджувався. Циліндр був забезпечений водяною сорочкою. Запалення здійснювалося в мертвій точці відкритим полум'ям.

У 1833 р винахідник Вельмант Райт отримує в Англії патент, в якому обумовлено охолодження циліндрів за допомогою водяної сорочки в двигуні подвійної дії.

У 1938 р в Англії видано патент В.Бартнеру, згідно з яким газ і повітря попередньо стискають в окремих циліндрах, а суміш перед займанням дожимають в робочому циліндрі. Займання має бало проводитися в мертвій точці за допомогою розпеченої губчастої пластини або ж полум'ям через золотник.

Є відомості ще про один працював двигуні. Цей двигун побудував і запатентував в 1842 р Дрейк. Всмоктування суміші відбувалося на першій половині ходу і запалювання було калильним від розпеченої чавунної трубки, сполученої з циліндром в середині ходу поршня. Регулювання було якісним і здійснювалося за допомогою відцентрового регулятора. Пізніше двигун був пристосований для роботи на гасі.

У 1854 р Барзані і Матеуккі отримали англійський патент, а потім і французький патент на атмосферний двигун з вільним Порше. Суміш светильного газу з повітрям запалала під поршнем електричної іскрою, і тиск продуктів згоряння піднімало вільний поршень вгору. За рахунок охолодження під поршнем створювалося розрядження, під дією атмосферного тиску поршень опускався і прикріплена до його штоку рейка приводила в обертання вал з маховиком. Впускні і випукние клапани управлялися від вала.

У 1858 р Дегеран отримав французький патент на газовий двигун із стисненням горючої суміші в робочому циліндрі.

24 січня 1860 був виданий патент французкому інженеру Ленуару. Але двигун будувався раніше. Машина була подвійної дії з золотниковим розподілом робочого тіла: нижній золотник забезпечував послідовну подачу повітря і газу в порожнині циліндра, розташовані по різні боки поршня, верхній золотник забезпечував послідовний випуск відпрацьованих газів з цих порожнин. Ленуар вжив заходів, щоб газ і повітря до потрапляння в циліндр не змішувалися (до золотника вони підводилися по окремих каналах). Всмоктування суміші відбувалося приблизно до половини ходу, після чого золотник перекривав впускний вікно і суміш запалала електричної іскрою. Тиск згорілої суміші зростала і діяло на поршень, виробляючи роботу розширення. Після закінчення розширення другий золотник з'єднував циліндр з вихлопною трубою і поршень витісняв відпрацьовані гази. Цикл замикався.

На всесвітній виставці в Парижі 1867 р німецький комерсант Ніколаус Август Отто представив новий газовий двигун, який він створив у співдружності з інженером Ейгеном Лангеном. Циліндр був вертикальним, уздовж осі поршня до нього була прикріплена рейка, пов'язана з валом відбору потужності. Двигун працював следующи чином. Обертанням вала поршень піднімався з дна циліндра на одну десяту частку висоти циліндра, в результаті чого під поршнем створювалося розрідження і відбувалося всмоктування суміші. Потім суміш запалала. Запалення здійснювалося відкритим полум'ям через трубку. При вриваючись суміші тиск під поршнем зростала. Під дією цього тиску поршень піднімався, обсяг збільшувався і тиск падав. При підйомі поршня механиз від'єднував рейку від вала і поршень спочатку під тиском газів, а потім за інерцією піднімався до тих пір, поки під ним не створювалося розрідження. В цьому і полягала оригінальність ідеї Отто, він не охолоджував гази під поршнем, а використовував для отримання розрядження інерцію поршня.

Через десять років, в 1878 р, В Парижі відкрилася чергова всесвітня виставка, на ній було представлено кілька модифікацій нового двигуна Отто. У перші в двигуні був реалізований цикл, який надалі отримав назву чотиритактного і який був викладений Отто в його патенті, поданій ним в патентне відомство Німеччини 4 серпня 1877р. На відміну від предшевствующие двигуна Отто, циліндр був горизонтальним і подовженим. Між поршнем і кришкою циліндра залишався досить большрй зазор для організації камери згоряння. Після витіснення продуктів згоряння цей зазаор залишався заповненим залишковими газами. У кришці було передбачено два впускних каналу (один для повітря, інший для газу). Під час ходу всмоктування відкривався спочатку канал для повітря і тільки через деякий час газовий, завдяки чому в циліндр раніше надходив чисте повітря, а потім газоповітряна суміш. Займання вироблялося відкритим полум'ям в каналі подачі газу між органом його перекриття і циліндром. Регулювання здійснювалося пропусками подачі газу. Всмоктуючий клапан був автоматичним, вихлопної - керований у вигляді плоского обертового золотника.

висновок

У 1781 р шотландський інженер Дж.Уатт (Watt, James, 1736-1819) створив двигун з обертовим моментом на валу, на якому вперше був застосований регулятор частоти обертання. Регулювання частоти обертання здійснювалося двома збалансованими на одній осі вантажами, що обертаються синхронно з валом машини і з'єднаними з дросельною заслінкою, що перекриває прохідний перетин парового патрубка. При збільшенні частоти обертання відцентрові сили обертових куль піднімали за допомогою тяг муфту, з'єднану з заслінкою, зменшуючи прохідний перетин паропроводу і швидкість обертання двигуна.

Відцентровий регулятор був відомий задовго до Уатта і широко застосовувався на вітряних млинах для автоматичного регулювання зазору між жорнами (моменту опору) в залежності від вітрового напору, тобто швидкості врещенія крил млина. Дата винаходи і автор млинового регулятора невідомий.

У 1787 р Уатт адаптував існуючий відцентровий регулятор під парову машину, створивши більш досконалу конструкцію, названу для відмінності від прототипу - регулятором Уатта. Особливе місце в історії техніки регулятор Уатта зайняв завдяки тому, що саме його конструкція лягла в основу теорії і практики регуляторостроенія, нової галузі промисловості, що спричинила за собою формування особливої ​​галузі знань - "Теорії автоматичного управління і регулювання", що становить основу сучасних технологій управління промисловими системами .

Установка парової машини Дж. Уатта на транспортні об'єкти (вози і кораблі) привела до появи транспортного машинобудування. Інтенсивний розвиток парової транспортної енергетики поставило перед наукою завдання розробки теорії регулювання, придатної для промислового проектування систем регулювання. Перший навчальний курс "Теорія регуляторів прямої дії" був опублікований в 1838 р Д. С. Чижовим (1785-1852), професором математики Петербурзького університету.

Подальше збільшення швидкохідності парових машин і підвищення вимог до точності регулювання і стабільності частоти обертання привели в ряді випадків до появи незатухаючих коливань в системі парова машина - регулятор, розглянутих в 1846 р професором Н.Ф. Ястржемський в курсі лекцій з теоретичної механіки. Для подолання зазначених недоліків рекомендувалося застосовувати регулятори з механічним і гідравлічним посиленням моментів. У лекціях, вперше в Європі, було представлено теоретичне обґрунтування принципів розрахунку і вибору регуляторів непрямої дії.

Завершення розробки основ теорії регуляторів прямої дії пов'язано з роботами К. Максвелла (1831-1879) - "Про регуляторах" (1868 р), і І. А. Вишнеградський (1831-1895) - "Про регуляторах прямої дії" (1876 р .). Заслугою обох авторів було вивчення регулятора і об'єкта регулювання як єдиної динамічної системи.

Винахід в 1860 р Е. Ленуаром (1822-1900) двигуна внутрішнього згоряння, вдосконаленого в 1878 р Н. Отто (1832-1891) і доведеного їм до серійного виготовлення, а також створення в 1884 р К. Г. П. Лавалем (1845-1913) і Ч. А. Парсоном (1854-1931) перших промислових парових турбін стимулює подальший розвиток як транспортної енергетики, так і теорії та практики автоматичного регулювання.

У 1892 р виходить в світ робота А. М. Ляпунова (1847-1918) "Загальна задача про стійкість руху", остаточно сформулювала теорію регулювання як особливу область знань, що спирається на строго доведений математичний апарат і конкретні практичні додатки.

Створення Рудольфом Дизелем (1858-1913) в 1897 р двигуна внутрішнього згоряння із запалюванням від стиснення завершує розвиток теорії і практики автоматичного регулювання в його класичному уявленні, що і оформляється виданням в Берліні книги М. Толле "Регулювання двигунів" (1905).

література