Универсальный паровой двигатель, пригодный для  практической эксплуатации, был создан шотландским изобретателем Джеймсом Уаттом: именно ему паровая машина в ее теперешнем виде обязана своим появлением на свет и введением в практику обыденной жизни. Предшественницей универсального двигателя Джеймс Уатта стала также машина Ньюкомена. 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 необходим производству. В двигателе Уатта применен так называемый кривошипно-шатунный механизм, преобразовывающий возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение колеса. Позже Уатта модернизировал машину. Направляя поочередно пар то под поршень, то сверху поршня, он превратил оба его хода (вверх и вниз) в рабочие. Машина стала мощнее. Пар в верхнюю и нижнюю части цилиндра направлялся специальным парораспределительным механизмом, который впоследствии был усовершенствован. Затем Уатт пришел к выводу, что вовсе не обязательно все время, пока поршень движется, подавать в цилиндр пар. Достаточно впустить в цилиндр какую-то порцию пара и сообщить поршню движение, а дальше этот пар начнет расширяться и перемещать поршень в крайнее положение. Это сделало машину экономичней: меньше требовалось пара, меньше расходовалось топлива (Приложение 7).

     В 1769 году Уатт получает свой первый патент на «создание парового двигателя, в котором температура двигателя всегда будет равна температуре пара, несмотря на то, что пар будет охлаждаться до температуры ниже ста градусов». Это уже была не атмосферная паровая машина, в которой поршень передвигало атмосферное давление - это была именно паровая машина, в которой поршень передвигало давление пара. Увеличивая давление пара в цилиндре паровой машины, можно было добиться большей мощности, не увеличивая ее размеров. Уатт открыл путь к компактным паровым машинам, которые в скором времени изменят облик всего мира. В 1781 г. Уатт заканчивает работу и патентует новую паровую машину «для осуществления движения вокруг оси с целью приведения в действие других машин» - это была первая в истории паровая машина, созданная не для подъема воды из шахт, а специально для привода станков. Изобретение стало поистине революционным, паровую машину стали применять на заводах и фабриках в качестве привода, что привело к резкому повышению производительности труда. Именно с этого момента отсчитывают начало большой промышленной революции, которая вывела Англию на лидирующее положение в мире.

     Изобретение Уатта как бы венчало многовековую работу ученых, инженеров и механиков разных стран, приобщившихся так или иначе к решению задачи использования силы пара. И представить себе двигатель, работающий не так, как паровая машина, было трудно. Однако возникло представление, что любое рабочее тело должно обладать свойствами пара и попадать в цилиндр в виде однородной массы с одинаковыми температурой и давлением.  Таким рабочим телом могли стать продукты сгорания.  Решение задачи использования продуктов сгорания заключалось в поиске соответствующего горючего. В 1873 году американец Брайтон пытался использовать керосин. Но керосин плохо испаряется, и Брайтон перешел на бензин. Важно, что горение у Брайтона происходило при постоянном давлении. Импульсом для развития бензиновых двигателей послужило стремление использовать их на автомобиле. Автором одного из самых крупных изобретений является Рудольф Дизель - им был создан новый высококачественный двигатель, носящий его имя. Двигатели на легком топливе и дизели прочно занимают позиции практически единственного вида силовой установки для наземного транспорта и составляют существенную долю среди силовых установок водного транспорта. Современные двигатели конструктивно отличаются от первых образцов, но принципы преобразования теплоты в работу остались неизменными. Сегодня один из самых распространенных тепловых двигателей - двигатель внутреннего сгорания, существующий в двух вариантах: в виде бензинового ДВС и дизеля. Его устанавливают на автомобили, корабли, тракторы, моторные лодки и т.д., во всем мире насчитываются сотни миллионов таких двигателей. Большую часть механической и электрической энергии вырабатывают тепловые двигатели.

    Двигатель внутреннего сгорания, в котором  энергия сгорающих газов преобразуется в механическую с помощью ротора, совершающего вращательное или вращательно-возвратное движение относительно корпуса. Идея создания была впервые выдвинута в 16 в., первая попытка постройки действующего образца относится к 1799, однако лучшей разработкой такого рода (роторного двигателя) является двигатель Ванкеля. Принцип его работы такой же, что и у четырехтактного двигателя, но здесь при сгорании горючей смеси вращается трехгранный ротор, причем всегда в одном и том же направлении.

    В нашем современном мире прогрессивным  и перспективным видом тепловых машин является реактивный двигатель, создающий необходимую для движения силу тяги путём преобразования исходной энергии в кинетическую энергию реактивной струи рабочего тела; в результате истечения рабочего тела из сопла двигателя образуется реактивная сила в виде реакции (отдачи) струи, перемещающая в пространстве двигатель и конструктивно связанный с ним аппарат в сторону, противоположную истечению струи. 

    В настоящее время на космических  летательных аппаратах нашли  применение плазменные электрореактивные двигатели. В таких двигателях через рабочее тело пропускается электрический ток от бортового источника энергии, в результате чего образуется плазма с температурой в десятки тысяч градусов. Эта плазма затем ускоряется либо газодинамически, либо за счёт силы Ампера, возникающей при взаимодействии тока с магнитными полями.          

    Таким образом, какими бы ни были  различными паровые машины, ДВС и реактивные двигатели, работа их сводится к преобразованию внутренней энергии в механическую.

    Вот таким нелёгким и тернистым был  путь создания, развития и усовершенствования теплового двигателя.

Заключение

     История изобретения и начала развития тепловых машин уходит в III век до нашей эры, когда великий греческий математик и механик Архимед создал пушку, стреляющую с помощью пара. Тремя столетиями позже в Александрии учёный Герон Александрийский изобрёл интересный механизм, получивший название Геронова шара. После периода средневековья наступает момент очередного подъёма в науке и технике. Иитальянский изобретатель, ученый, инженер и художник Леонардо да Винчи задумывается над теорией использования «внутренней энергии» для получения механической работы. В его рукописях есть описание и чертежи механизма состоящего из цилиндра и поршня. В 1680 году - Дени Папен разрабатывает двигатель в котором использовал воду, которую заливал под поршень, нагревал её, получал движение поршня вверх, далее охлаждал цилиндр, опускался поршень и так далее. Патент на первую в мире промышленную паровую машину получает в 1698 году Томас Севери. В 1705 году паровую машину сконструировал английский кузнец Томас Ньюкомен: он взял цилиндр с поршнем Папена, но пар для подъема поршня получал, как и Севери, в отдельном котле. В 1768 году патент на первый паровой двигатель с конденсатором получает английский механик Джеймс Уатт. После его изобретений развитие тепловых машин пошло более стремительными темпами.

     До  создания теплового двигателя вся  энергетическая техника была замкнута рамками только одной - механической формой движения. В паровой машине энергетические функции не ограничиваются трансформацией направления и скорости сил, но включают еще и превращение теплоты в механическое движение.

     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.

Список  используемых источников

 
     

1. Дятчин Н.И. История развития техники: Учебное пособие / Н.И.Дятчин. – Ростов н/Д.: Феникс, 2001. – 320 с.
2. История техники [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.istex.ru/, свободный
3. Николаенко А.В. История теплоэнергетики / А.В.Николаенко, В.С.Шкрабак, В.П.Зуев. – СПб.: С.-Петербург. гос. аграрный ун-т., 1998. – 239 с.
4. Шухардин С.В. Техника в ее историческом развитии / С.В.Шухардин, Н.К.Ламан, А.С.Федоров. – М.: Наука, 1979. – 416 с.

 

     

Приложения

Приложение 1 

Паровая пушка Архимеда 

Приложение 2 
 

Турбина Герона (Эолипил)

  

 

     

Приложение  3

Паровой насос Томаса Севери

 

Схема парового насоса Севери: (слева) 1 - камера насоса; 2 - паровой котел; 3 и 4 - краны; 5 - верхний резервуар; 6 - нагнетательный клапан; 7 - всасывающий клапан  
 

 

     

Приложение 4

     

Д.Папен: испытание парового поршня и схема пароатмосферной машины  

Приложение 5

Паровой двигатель Ньюкомена

 
Схема пароатмосферной машины Нъюкомена: 1 - котел; 2 - цилиндр; з - поршень; 4 - кран; 5 - резервуар; 6 - кран; 7 - труба; 8 - балансир; 9 - предохранительный клапан; 10 - добавочный груз; 11 - водоотливный насос 

 

     

Приложение 6

.

Схема паровой  машины И.И.Ползунова 

Приложение 7

 
Паровая машина Джеймса Уатта

 

     

Доклад

     Тепловой  двигатель – это устройство, преобразующее  внутреннюю энергию топлива в  механическую энергию. К тепловым двигателям относятся: паровая машина, двигатель внутреннего сгорания, паровая и газовая турбины, реактивный двигатель.

     До  создания теплового двигателя вся  энергетическая техника была замкнута рамками только одной - механической формой движения. В паровой машине энергетические функции не ограничиваются трансформацией направления и скорости сил, но включают еще и превращение теплоты в механическое движение.

     История изобретения и начала развития тепловых машин уходит в III век до нашей эры, когда великий греческий математик и механик Архимед создал пушку, стреляющую с помощью пара. Тремя столетиями позже в Александрии учёный Герон Александрийский изобрёл интересный механизм, получивший название Геронова шара.

     Таким образом, античные ученые уже владели  и техническими знаниями, и научным  пониманием, достаточным для того, чтобы создавать индустриальные паровые машины XVIII столетия. Но этого  не произошло. Это можно объяснить низким уровнем технологии, но самая весомая причина - отсутствие потребности в новом двигателе у общества в условиях производственных отношений рабовладельческого порядка, что надолго остановило его разработку.

     Отдельные технические решения возникали  и совершенствовались по мере развития естествознания в целом и отдельных  базовых наук: теплотехники, гидравлики, механики и других. Так, над теорией использования «внутренней энергии» для получения механической работы задумывается и Леонардо да Винчи. В его рукописях есть описание и чертежи механизма состоящего из цилиндра и поршня. В середине XVI в. итальянец  Кардан указывал на свойство пара конденсировать при охлаждении.

     Развитие  промышленности требовало создания двигателя нового типа, мощного, универсального, независимого от естественных условий. Им стал тепловой двигатель – паровая машина, вклад которой в развитие техники сложно переоценить

     В период промышленной революции в XVII-XVIII вв. наиболее острой была проблема откачки воды из шахт. И первое применение сила пара нашла в паровытеснительных насосах.

     В 1680 году - Дени Папен разрабатывает двигатель в котором использовал воду, которую заливал под поршень, нагревал её, получал движение поршня вверх, далее охлаждал цилиндр, опускался поршень и так далее.