Что является рабочим телом в паровом двигателе

Что является рабочим телом в паровом двигателе

6. РЕВОЛЮЦИОНИЗИРУЮЩЕЕ ВЛИЯНИЕ УНИВЕРСАЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ НА РАЗВИТИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ СИЛ

Изобретение Уаттом двигателя двойного действия с непрерывным вращением содействовало чрезвычайно быстрому распространению паровых машин. К концу XVIII в. применение паровых машин не ограничивалось Англией и Шотландией — они поставлялись заводом Болтона и Уатта в Ирландию, Францию, Испанию.

Первая рудоподъемная машина с непрерывным вращательным движением была построена для одной из копей в Корнваллисе в 1784 г., в том же году была изготовлена другая для одной лондонской пивоварни, а в ближайшие годы несколько машин были созданы для собственного завода Болтона и Уатта в Сохо. Установка новых машин шла быстрыми темпами, и к 1800 г. их число достигло внушительных размеров. Показательно сопоставление таких данных г за 70 лет (до 1769 г.) паронасосных установок было пущено общим числом около 140, а машин Уатта, установленных к 1800 г. в Великобритании: и Ирландии, насчитывалось 321 общей мощностью 5210 л, с. [4, с. 66].

Примечательно, что наибольшее распространение паровые машины получили в хлопчатобумажной промышленности, в которой появились первые рабочие машины, ознаменовавшие собой начало промышленной революции. Вслед за этой отраслью по количеству употребляемых машин шли металлургия железа и меди, угольные копи и обработка железа [18].

В тех крупных сдвигах, которые произошли в текстильном производстве, горном деле и металлургии и составили в совокупности промышленный переворот, паровая машина Уатта, с одной стороны, явилась заключительным звеном, а с другой — действенным фактором, обусловившим дальнейшее развитие этого переворота.

В начале XIX в. завод в Сохо стал получать заказы из-за границы. Строительство паровых машин осваивалось и в других странах: во Франции, Германии, Бельгии, Голландии, США, России. Во Франции первые экземпляры были выпущены в 80-е годы XVIII в., а к началу 20-х годов XIX в. открывается уже несколько специальных машиностроительных заводов. В Бельгии изготовление паровых машин связано с именем Кок-кериля и его знаменитым заводом близ Льежа и относится к 1818 г. В Германии в конце XVIII в. к постройке паровых двигателей приступил Бюклинг, а в начале XIX столетия — Диннендаль. В Соединенных Штатах в 1802 г. стали производить свои машины высокого давления, инициатором этого дела был О. Эванс [7, с. 128].

В России изготовление паровых машин началось также в конце XVIII в.

В области теплотехники и машиностроения работал механик Л. Ф. Сабакин. Ему принадлежали разнообразные изобретения в области механики и машиностроения. В 1776 г. он перевел и издал избранные лекции английского механика Дж. Фергюсона о машинах, дополнив их своим оригинальным трудом — «Лекцией об огненных машинах», в которой дал впервые опубликованное на русском языке описание паровой машины Дж. Уатта.

Но имена первых отечественных строителей паровых силовых установок остались неизвестными, так же как и технические характеристики первых паровых двигателей: например, на Воицком и Гумешевском рудниках (1799 г.) и на Златоустовском заводе (1810 г.). В 1815 г. Вяткин построил паровой двигатель на Верх-Исетском заводе, в период 1817-1821 гг. на Пожевском заводе строили паровые машины и котлы для первых волжских и камских пароходов Григорий Шестаков, Павел Чистяков, Николай Беспалов, Данила Вишняков, Петр и Иван Казанцевы. В 1824 г. механик Е. А. Черепанов построил паровой двигатель в Нижне-Тагильском «механическом заведении». Совместно с сыном, М. Е. Черепановым, он построил около 20 паровых машин мощностью от 2 до 60 л. с. для заводских и транспортных нужд. В 1836 г. началось изготовление паровых двигателей на Выксунских заводах для текстильных фабрик во Владимирской губернии [9, с. 29; 13, с. 257, 292].

С конца XVIII в. в России стали обосновываться иностранные мастера паровых машин и предприниматели. Так, около 1800 г. в Петербурге был открыт специальный завод шотландцем Карлом Бердом. До 1825 г. этим заводом было выпущено около 130 стационарных паровых машин и 11 пароходов. Крупные стационарные машины были, например, изготовлены для Тульского оружейного завода и для Варшавского арсенала [4, с. 67, 68].

Цех ткацких станков с групповым приводом от паровой машины (середина XIX в.)

Несмотря на некоторое развитие производства паровых машин во многих странах, Англия сохраняла ведущее положение в этой области до середины XIX в. и экспортировала паровые машины в другие страны.

После окончания действия патентов Уатта в начале XIX в. проявляется большая инициатива изобретателей и в паровую машину вносится ряд усовершенствований и изменений. О. Эванс и А. Вульф конструируют машины высокого давления; более рациональное расположение кривошипов предлагают Перкинс и Эльдер; в 1807 г. Г. Модели построил первый двигатель без балансира. Усилия, направленные на увеличение экономичности паровых машин, увенчиваются успехом. Сама идея применения перегретого пара возникла в 30-х годах XIX в., а на практике была осуществлена в 50-х годах Г. А. Гирном. Он же теоретически разработал проблему перегрева и построил перегреватель, повышавший температуру пара на 100° С. Широкое распространение перегрев получил в 60-е и особенно в 90-е годы, когда его стали применять вместе с высоким давлением. Большое внимание постоянно уделялось парораспределению; Мердок, Муррей и др. внесли вклад в управление парораспределением. В конце 40-х годов появились технически совершенные устройства, означавшие начало нового этапа в развитии парораспределения. Этому способствовали в первую очередь разработки американского инженера Джорджа Корлиса. Совершенное регулирование в его машинах сочеталось с небольшим расходом пара и дало основу для изготовления машин большой мощности. На Филадельфийской выставке 1876 г. экспонировалась паровая машина Корлиса мощностью 2500 л. с. [7, с. 132 — 135].

Почти в течение всего XIX в. паровая машина занимала господствующее положение в энергетике крупной промышленности и транспорта. В результате постепенных усовершенствований, сделанных многими изобретателями и конструкторами, ее мощность возросла с 20-30 л. с. в 1830 г. до 1000 л. с. к 1870 г., а коэффициент полезного действия удвоился (с 5 до 10%) за тот же срок. Для такого успеха потребовалась мобилизация всех практических и научных знаний.

Развитие теплотехники явилось ярким примером использования практических знаний при все большем привлечении достижений науки. На первом этапе это выразилось в накоплении большого фактического материала по конструированию и эксплуатации паровых машин и в установлении некоторых эмпирических правил и расчетных формул. Следующий шаг состоял в обращении к экспериментальным исследованиям рабочего тела (водяного пара).

С другой стороны, техническая эволюция паровой машины была связана теснейшим образом с успехами индустриального машиностроения. В частности, получение высокого давления было немыслимо без качественного перелома в технике металлообработки. Лишь повышая точность изготовления деталей, можно было преодолеть утечку пара.

До создания теплового двигателя вся энергетическая техника была замкнута рамками только одной — механической формой движения. В гидравлических и ветряных двигателях, использовавших природную кинетическую энергию, существо процессов заключалось в трансформации механических перемещений. В паровой машине энергетические функции не ограничиваются трансформацией направления и скорости сил, но включают еще и превращение теплоты в механическое движение.

Распространение паровой машины со временем натолкнет ученых на исключительно важную мысль о единстве теплоты и механического движения и об эквивалентности теплоты и механической работы. Именно эти выводы подведут Сади Карно, Дж. П. Джоуля и Ю. Р. Майера к установлению закона сохранения энергии.

Изобретение Уатта как бы венчало многовековую работу ученых, инженеров и механиков разных стран, приобщившихся так или иначе к решению задачи использования силы пара. Шаг за шагом, под влиянием практических потребностей, а иногда стимулируемые логикой развития самого научного знания, часто интуитивно, подходили они к освоению нового вида энергии. «Паровая машина была первым действительно интернациональным изобретением. » ( Маркс К., Энгельс Ф. Соч., т. 20, с. 431).

При этом интернациональный характер проявился не только в самом постепенном процессе изобретательства, но и в особенности в повсеместном признании этого изобретения и распространении его по всему земному шару. Оно оказало громадное влияние не только на становление новой промышленной техники и научного знания, но в целом на развитие человеческого общества, на развитие общественных отношений.

Энгельс писал: «Люди, которые в XVII и XVIII веках работали над созданием паровой машины, не подозревали, что они создают орудие, которое в большей мере, чем что-либо другое, будет революционизировать общественные отношения во всем мире и которое, особенно в Европе, путем концентрации богатств в руках меньшинства и пролетаризации огромного большинства, сначала доставит буржуазии социальное и политическое господство, а затем вызовет классовую борьбу между буржуазией и пролетариатом, борьбу, которая может закончиться только низвержением буржуазии и уничтожением всех классовых противоположностей» ( Там же, с. 497).

Промышленный переворот. Паровая машина до и после Ползунова

— Мне неизвестно ни одного примера , свидетельствующего о том , чтобы на основе конструкции Ползунова в России что-то изобретали, — рассказывает Татьяна Аскалонова , доцент АлтГТУ. — Его двигатель имел политэкономический аспект. Он демонстрировал возможность создания источников энергии , независимых от природы. Но дело в том , что вскоре после смерти Ивана Ивановича появилось более совершенное изобретение Джеймса Уатта. Англичане быстро пошли вперед , и в нашей стране впоследствии стали использовать их разработки.

Что же собой представляли другие паровые установки?

Укротители пара

Первое известное устройство , приводимое в движение паром , было описано Героном Александрийским еще в первом столетии. Пар , выходящий по касательной из дюз , закрепленных на шаре , заставлял последний вращаться.

Реальная паровая турбина была изобретена намного позже в Египте арабским философом , астрономом и инженером XVI века Таги-аль-Диноме. Он предложил метод вращения вертела посредством потока пара, направляемого на лопасти , закрепленные по ободу колеса. Подобную машину предложил в 1629 году и итальянец Джованни Бранка — для вращения цилиндрического устройства , которое поочередно поднимало и отпускало пару пестов в ступах.

Однако дальнейшее развитие парового двигателя требовало экономических условий , в которых разработчики двигателей могли бы воспользоваться их результатами. Таких условий не было ни в античную эпоху , ни в Средневековье , ни в эпоху Возрождения. Дело сдвинулось только в конце XVII века.

Одна из первых паровых машин была создана испанским изобретателем Йеронимо Аянсом де Бомонт. В 1663 году англичанин Эдвард Сомерсет установил приводимое в движение паром устройство для подъема воды на стену башни в замке Реглан.

Большое значение имели также опыты француза Дени Папена , который считается изобретателем парового котла.

Но и тогда никто не был готов рисковать деньгами для новой революционной концепции , и ни одна из созданных машин не применялась на производстве.

Английская революция

В 1698 году английский военный инженер Томас Сайвери разработал прототип паровой машины — поршневой насос , который можно было использовать для вращения колес водяной мельницы или откачки воды из шахт.

В 1712 году появился «атмосферный двигатель» кузнеца Томаса Ньюкомена. Работал он так: пар из котла поступал в основание цилиндра и поднимал поршень вверх. При впрыскивании в цилиндр холодной воды пар конденсировался , в цилиндре образовывался вакуум , и поршень под воздействием атмосферного давления опускался вниз. Этот обратный ход удалял воду из цилиндра и поднимал вверх шток насоса. Когда поршень находился в нижней точке своего хода , в цилиндр снова поступал пар , и поршень поднимался в исходное положение. После цикл повторялся.

Машина Ньюкомена обширно использовалась во всей Европе более 50 лет. В 1740 году , например , она выполняла за день недельную работу бригады из 25 человек и десяти лошадей. Именно с двигателем Ньюкомена принято связывать начало промышленной революции в Англии.

Превосходство Уатта

— Ивану Ползунову удалось достичь совершенства в развитии пароатмосферных двигателей , Джеймс Уатт разработал собственно паровую машину — и это принципиально разные вещи, — объясняет Аркадий Контев. — Поэтому разговоры о том , что англичане украли у нас идею изобретения , совершенно не имеют под собой почвы.

Паровую машину двойного действия Уатта относят к 1782 году. Конечному результату предшествовала кропотливая работа , в ходе которой англичанин пришел к выводу , что температура рабочего цилиндра должна быть постоянной. Для этого он выполнил охладитель пара в виде отдельного устройства. Конструкция получилась более эффективная и простая. Для регулировки частоты вращения вала Уатт снабдил свой двигатель центробежным регулятором. Как только двигатель достигал определенной частоты вращения вала , регулятор уменьшал подачу пара , что было очень удобно при практическом использовании машины. Кроме того , Уатт вместо простого кривошипа применил параллелограммный балансирный механизм. Это обеспечило плавность хода и позволило снизить массу двигателя.

Его двигатель сначала широко применялся для приведения в действие машин и станков прядильных и ткацких фабрик , а позже и других промышленных предприятий. Машина Уатта стала изобретением века. Как рассказывают историки , Уатт начал работать над своей машиной примерно в то же время , что и Ползунов. Правда , его труды получили большую поддержку.

Любопытно , что у машины Уатта действительно был шанс родиться в нашей стране: в 1775 году ему поступило предложение от Российской академии наук работать в России.

Русское правительство сулило английскому инженеру «занятие , сообразное с его вкусом и познаниями». Но намерение Уатта уехать в Россию так и не осуществилось.

Справка

Паровые машины способствовали широкому распространению коммерческого применения машин на предприятиях и явились энергетической основой промышленной революции XVIII века. Паровые машины использовались как приводной двигатель в насосных станциях , локомотивах , на паровых судах , тягачах , паровых автомобилях и других транспортных средствах. Позднее они были вытеснены двигателями внутреннего сгорания , паровыми турбинами и электромоторами , КПД которых выше.

Паровые турбины , по сути , являющиеся разновидностью паровых машин , до сих пор широко используются в качестве приводов генераторов электроэнергии.

Прямоточный паровой двигатель с ядерным источником тепла

Автором разработан новый тип двигателя, предназначенный для военных и гражданских судов.

Идея для торпеды

Многие специалисты считают, что подводные и надводные корабли с электродвижением, наиболее распространенные сегодня, в дальнейшем будут лишь совершенствоваться, особенно с учетом все более широкого применения винто-рулевых комплексов, при этом в будущем электродвижение на кораблях военно-морского флота во всех странах мира будет приобретать все больший размах, так как никакую другую энергетическую установку невозможно сделать менее шумной, чем установку с электродвигателем.

Возможность создания менее шумного и более эффективного судового двигателя прямой реакции без подвижных частей и многократного преобразования видов энергии впервые была высказана академиком А. Д. Сахаровым для торпеды: «…Я фантазировал, что можно разработать для такой торпеды прямоточный водопаровой атомный реактивный двигатель…»

Эта идея реализована в изобретенном бесконтурном, прямоточном паровом двигателе с ядерным источником тепловой энергии и может быть использована не только для торпеды, но и для подводных и надводных судов различного назначения.

Двигатель обеспечивает создание пропульсивной реактивной тяги без преобразования энергии одного вида в другой и без подвижных частей.

Он характеризуется простой конструкцией и содержит менее радиационно опасный упрощенный ядерный источник тепловой энергии – тепловыделяющую сборку (ТВС) с тепловыделяющими элементами (ТВЭЛ).

В качестве рабочего тела для генерации пара и создания реактивной силы в прямоточном паровом двигателе используется только забортная вода, в которой движется судно и которая в рабочем цикле лишь один раз меняет свое физическое состояние, поступая по каналу в парогенератор в жидком состоянии, в парогенераторе испаряется, образуя пар высокого давления, совершающий максимально эффективное объемное расширение и, контактируя с забортной водой, находящейся в канале после парогенератора, конденсируется, возвращаясь снова в жидкое состояние.

Используемый в двигателе ядерный источник тепловой энергии резко упрощен по конструкции и при меньшей вырабатываемой мощности, чем используемые на судах атомные энергетические установки с атомным реактором, обеспечивает создание требуемой тяги с максимальной эффективностью, так как при его работе отсутствуют этапы многократного преобразования энергии из одного вида в другой и сопровождающие их потери, снижающие эффективность пропульсивной тяги.

Принцип работы

Двигатель содержит заборник воды, канал подачи воды в парогенератор и сам парогенератор, выполненные соосно и расположенные ниже ватерлинии судна.

Прямоточный паровой двигатель для судов выполнен в виде двух сообщающихся труб круглого или прямоугольного сечения, разделенных между собой плоской стенкой, у которой установлен ядерный источник тепла – тепловыделяющая сборка (ТВС) и которая является поверхностью, на которой давлением пара создается реактивная тяга, двигающая судно.

Забортная вода, поступающая через заборник по каналу в полость парогенератора, испаряясь тепловой энергией ядерного источника тепла, переходит в состояние насыщенного пара и затем конденсируется.

При движении судна через двигатель проходит скоростной поток воды, при этом генерируемый в парогенераторе пар визуально воспринимается как стоп-кадр.

Преимущества

В прямоточном паровом двигателе отсутствуют источники вибрации и шума для появления их в гидростатическом поле, окружающем судно, что снижает вероятность его обнаружения, что особенно важно для атомных подводных лодок.

Для разворота судна на месте не требуются получившие распространение винто-рулевые комплексы (ВРК) с погруженным гребным двигателем, установленные вне корпуса судна и увеличивающие гидросопротивление при основном ходе.

Изменение направления движения судна – задний ход (реверс) или разворот на месте – обеспечиваются поворотом рулевой насадки с приводом или перекрытием главного осевого канала и переключением потока воды в ответвления – дополнительные боковые каналы, обеспечивающие движение судна в требуемом направлении при отталкивании водой, выходящей из двигателя, от забортной воды, – что более эффективно, чем создание усилия вращением винта.

Атомные подводные лодки с прямоточным паровым двигателем получат дополнительные возможности скрытности и более эффективного маневрирования – изменения курса, разворота на месте, погружения, подъема или всплытия, недоступные при создании пропульсивной тяги винтом.

Экологические нюансы

Вода является замедлителем нейтронов, кроме того, масса ядерного топлива, содержащегося в ТВС двигателя, минимальна, при этом количество нейтронов при делении ядра, поступающих в воду, проходящую через проточную часть двигателя при движении судна, также минимальна, что обеспечивает низкую степень ее радиационного загрязнения.

Для речных и озерных судов, перемещающихся в ограниченном по объему водном бассейне (реки, озера), двигатель выполняется с одноконтурным ядерным источником тепла, полностью исключающим радиационное загрязнение проходящей через двигатель воды.

Увеличится полезный объем двигателя, уменьшится водоизмещение – объем воды, вытесняемый корпусом при его погружении по конструктивной ватерлинии, – и уменьшится осадка и массовое (весовое) водоизмещение, что позволит проходить участки с меньшей глубиной.

Эффективность двигателя нетрудно проверить на простейших моделях, имеющихся в НИИ и КБ, производящих работы по совершенствованию судовых энергетических установок.

Паровая машина Уатта

Главным двигателем в разных отраслях производства веками оставалось водяное колесо. Но этот двигатель требовал располагать предприятия у рек и для запуска нуждался в дорогостоящих подготовительных работах. Мощность водяных колёс, зависевшую от силы реки, было трудно контролировать: ведь как в засуху, так и при наводнении — двигатель мог встать. Нужда в мощном, дешёвом, легкоуправляемом двигателе, который можно установить в любом месте, привела к созданию паровых машин.

Вспомнить Герона

«Праотцами» паровой машины можно считать два творения Герона Александрийского — поршневый насос и эолипил, в котором сила пара использована как источник энергии. Идею эолипила развил итальянский инженер Джованни Бранка, создав в 1629 г. первую паровую турбину, схожую с водяным колесом, но вращаемую не потоком воды, а давлением струи пара.

Двигатель Бранка был слишком слаб для промышленного использования — мощи паровой струи, поступающей из кипящего котла с водой, не хватало для раскручивания большого колеса. Поршневые насосы в XVI-XVIII вв. широко использовались для откачки грунтовых вод из глубоких шахт и приводились в движение водяным колесом (гидравлическим двигателем). Английский изобретатель Эдвард Сомерсет объединил идею поршня и использование пара в качестве рабочего тела (источника энергии) и в 1655 г. построил паровой насос для подъёма воды на стену замка. Но в те годы его идея не нашла поддержки.

Модель Папена

Серия научных открытий XVII- XVIII вв., познакомившая человечество с воздействием атмосферного давления, свойствами вакуума и расширением объёма тел при нагревании, дала пищу умам конструкторов, стремившихся создать новые типы двигателей. Опираясь на накопленные знания и конструкторский опыт предшественников, французский изобретатель Дени Папен в 1680 г. создал первую модель паровой машины. Рабочий поршень его машины, поднятый паром, образованным в рабочем цилиндре, опускаясь под давлением атмосферы, с помощью системы блоков поднимал груз. Так модель Папена показывала возможность практического применения силы пара.

«Друг рудокопа»

В 1698 г. английский инженер Томас Севери получил патент на «друга рудокопа» — паровой насос для откачки воды из шахт. Всю работу «друга» выполнял пар — там даже не было поршня. Севери, в отличие от Папена, стал производить пар в паровом котле, отделённом от рабочей части машины. Но для действия машины приходилось каждый раз охлаждать паровой котёл, и тепло, на создание которого тратился уголь в нагревательной печи, уходило в воздух.

Турбина — вращающийся (ротационный) двигатель, преобразующий энергию рабочего тела (воды, пара, газа) в механическую работу.Конденсация — переход вещества из газообразного состояния в жидкое. После конденсации пар становится водой.

Двигатель Ньюкомена

Английский кузнец, изобретатель-самоучка Томас Ньюкомен, объединив идеи Папена и Севери, в 1711 г. создал машину, в которой пар охлаждался не в котле, а в рабочем цилиндре, сберегая больше тепла и делая процесс непрерывным. Ньюкомен назвал своё детище «пароатмосферным двигателем», т. к. поршень поднимал пар, а опускало его давление атмосферы. Двигатель Ньюкомена приводил в движение коромысло с поршнем насоса, откачивавшего воду из шахты.

Машина потребляла много угля, а полезную работу поршень совершал только при опускании. Но владельцы шахт, не испытывая недостатка в угле, уже к 1733 г. купили 110 машин Ньюкомена.

Паровая революция

Изготовление поршня и цилиндра для паровой машины требовало высокой точности в подгонке деталей, чтобы пар не прорывался в зазоры между ними, грозя обварить окружающих. Для массового производства паровых машин создали высокоточные станки, которые упростили производство и всех других станков — началась цепная реакция развития машиностроения. Машины Уатта внедрялись во все отрасли производства и ставились в любом месте, что позволило перенести промышленные центры в города, где было достаточно рабочей силы. Так создание одной машины сразу подняло на новый уровень всё производство, переведя «машинную революцию» в революцию промышленную. С начала XIX в. варианты паровых машин служили и двигателями для транспорта.

Машина широкого спроса

В 1763 г. шотландскому инженеру Джеймсу Уатту пришлось чинить одну из машин Ньюкомена, и он обнаружил в ней много недочётов. Так, при запуске пара в охлаждённый водой цилиндр часть его тепла тратилась не на работу, а на повторный нагрев цилиндра. Но если держать цилиндр постоянно нагретым, как конденсировать пар? И тогда Уатт понял, что для создания вакуума в рабочем цилиндре можно просто откачать из него пар и отвести его охлаждаться в отдельный резервуар — в конденсатор, а оттуда вернуть воду обратно в котёл, замкнув цикл работы машины. В 1769 г. Уатт запатентовал свой пароатмосферный двигатель, который стал первой машиной, широко используемой в производстве.

Двойной пар

В 1770-х гг. Уатт повысил мощность парового двигателя, заменив давление атмосферы на поршень давлением пара. Теперь пар в рабочий цилиндр подавался с двух сторон рабочего поршня, и поднимая, и опуская его. Патент на машину с цилиндром двойного действия Уатт получил в 1776 г. Это был уже не пароатмосферный, а паровой двигатель.

Давление пара мощнее атмосферного и поддаётся регулированию: чем выше температура нагревания парового котла, тем больше пара вырабатывается, тем сильнее будет давление. Мощные двигатели Уатта пригодились не только для насосов, но и для паровых молотов, прессов, молотилок, кузнечных мехов и прочих машин, где нужно было механизировать , вертикальное перемещение груза.

Поршень крутит колесо

Поршни машины Уатта 1765-1776 гг. совершали лишь одно рабочее движение (вниз) и работали рывками. В разработке системы передачи, переводящей прямолинейное движение поршня во вращательное движение рабочего колеса-маховика Уатта опередил некий Пикар, рабочий его завода. Он изобрёл удобный кривошипно-шатунный механизм, передающий движение от поршня к маховику. Теперь, вращая маховик, поршень совершал полезную работу при движении и вниз, и вверх — энергия двигателя стала использоваться полностью. Снабжённые колёсами машины Уатта нашли спрос как двигатели для мельниц, прядильных и ткацких станков, дисковых пил на лесопилках и пр.

Полная автоматизация

Работу первых двигателей Уатта приходилось контролировать. Надо было следить, чтобы машина работала равномерно, не развивая слишком большую мощность, для замедления вращения маховика или качания коромысла время от времени приходилось прикрывать клапан подачи пара. Также вручную открывались и закрывались клапаны подачи и отвода пара из главного цилиндра. В машине 1784 г. Уатт автоматизировал оба эти процесса: регулятор подачи пара он изобрёл сам, а в автоматизации парораспределения Уатту помог его сотрудник, механик Уильям Мердок, придумавший золотник — устройство, направляющее поток пара.

Развитие идеи

Успех первой пароатмосферной машины принёс Уатту и славу, и деньги на продолжение работы. Он поставил перед собой несколько задач по усовершенствованию своей машины: повысить мощность, использовать для выполнения полезной работы не только опускание поршня, но и его подъём, а также полностью автоматизировать управление машиной.