Построение универсального двигателя
Независимость двигателя от локальных условий важна, но недостаточна для широкого перехода к новой энергетике. Чтобы двигатель стал универсальным, необходимо достичь универсальности его применения. Тепловой двигатель частного назначения, работавший дискретно, оказался непригодным для привода разнообразных рабочих машин развивавшегося мануфактурного производства. В XVIII в. были сделаны первые попытки создать механические транспортные установки, снабженные паровым двигателем. Но и здесь требовалась непрерывная отдача работы. На рис. 1.13 в качестве примера показана паровая повозка для перевозки крупных артиллерийских орудий, построенная в 1769 г. Ж. Кюньо.
Непрерывная отдача работы потребителю могла быть достигнута несколькими путями, которые в разное время и с разным успехом были реализованы. Так, в 30-70-х гг. XVIII в. неоднократно выдвигались предложения осуществить непрерывность отдачи энергии от двигателя прерывного действия за счет механического потенциального аккумулирования энергии. Другим направлением было кинетическое аккумулирование, когда на вращающийся вал поршневого двигателя насаживался маховик с достаточно большой массой. Возможно было также создание роторных (турбинных) двигателей, но эти двигатели по самой своей природе являлись быстроходными и поэтому неприемлемыми для техники XVIII в. Быстроходных исполнительных механизмов, или преобразователей энергии, каковыми впоследствии стали электрогенераторы, тогда еще не было.
Проблема непрерывности передачи работы была практически решена во второй половине XVIII в. суммированием работы нескольких полостей поршневого парового двигателя. Метод суммирования работы двух цилиндров был впервые предложен и детально разработан И. И. Ползуновым.
В проекте своего универсального двигателя (1763) Ползунов ввел суммирование работы двух цилиндров на общий вал. По этому проекту (рис. 1.14) поршень 1, опускаясь под давлением атмосферного воздуха, отдавал механическую работу валу 3 и одновременно поднимал поршень 2 другого цилиндра. При опускании поршня 2 происходило обратное распределение работы. Вал 3 приводился в движение непрерывно, то от одного, то от другого цилиндра. От вала движение передавалось штангам 4, двигавшим зубчатые шестерни механизма, управляющего кранами 5 и 6, которые поочередно подавали в цилиндры двигателя то пар из котла 7, то охлаждающую воду по трубам 8. От главного вала двигателя движение передавалось через шкивы 9 и 10 насосам 11, нагнетавшим воду в верхний резервуар, откуда она расходовалась самотеком на питание парового котла и охлаждение пара в цилиндрах. Работа внешнему потребителю - воздуходувным мехам 15 - передавалась через шестерни 12-14.
Из описания двигателя видно, что он выполнял ряд функций, недоступных для насосных двигателей. Он представлял собой самостоятельный двигатель, не связанный с рабочей машиной, и мог приводить в действие орудия, непрерывно потреблявшие энергию, с помощью двух цепей, передававших работу непрерывно в двух направлениях. Двигатель не ограничивал свободу выбора направления движения орудия, так как не использовал сил тяжести, а также позволял изменять размах и усилие путем соответствующего подбора диаметров передающих шкивов. Кроме того, в конструкции Ползунова впервые тепловой двигатель мог осуществлять групповой привод, отмеченный позднее как этап в развитии машин.
Однако в крепостнической России экономическая база для внедрения паровых двигателей отсутствовала. Поэтому после Ползунова строительство паровых машин в России не велось более чем полвека.
Дальнейшие попытки создать универсальный двигатель связаны с промышленным переворотом в Европе в последней трети XVIII в.
