ПЕРШІ ТЕПЛОВІ ДВИГУНИ І ЛОКОМОТИВИ
Як зазначалося в попередньому параграфі, історія залізничного транспорту почався з появою перших локомотивів і надалі нерозривно пов'язана з розвитком і вдосконаленням всіх видів тяги.
Локомотиви, на відміну від інших залізничних транспортних засобів (вагони, шляхові машини та ін), здатні створювати зовнішню рушійну силу (силу тяги). Отже, у них повинні бути, по-перше, колеса, взаємодіючі з рейками, по-друге, до цих колесам повинна бути підведена енергія, наприклад, у вигляді крутного моменту.
Для перетворення енергії з одного виду в інший створювалися різні пристосування і машини. Так, ще в IV ст. до н.е. для помелу зерна використовували водяні млини (двигуни), в яких кінетична енергія перетворювалася в механічну роботу. Надалі були створені парові машини (1769 р.), парові турбіни (1883 р.), карбюраторні двигуни внутрішнього згоряння - двигуни Отто (1886 р.), дизелі з самовоспламенением робочої суміші (1897 р.), газотурбінні двигуни (1920 р. ), в яких для отримання механічної роботи використовувалася внутрішня хімічна енергія органічного палива (нафта, газ, вугілля, деревина та ін.)
Отже, на локомотиві має бути встановлена ??спеціальна теплова установка для перетворення енергії палива в механічну роботу. Відмінності між типами локомотивів якраз і полягають у відмінностях використовуваних на них енергетичних установок. Відповідно, розрізняють такі типи локомотивів: паровоз, електровоз (електрична тяга), тепловоз, паротурбовоз і газотурбовози. Саме в такій історичній послідовності створювалися ці машини. Першим типом локомотива, що з'явилися понад 200 років тому, був паровоз - автономний локомотив, що має паросилових установку, що складається з парового котла і поршневий парової машини.
Винахідником або, правильніше, творцем парової машини (поршневого парового двигуна) вважають англійця Джеймса Уатта (1736 - 1819 рр..), який в 1769 р. отримав свій перший патент на парову машину прямої дії.
ТЕПЛОВІ ДВИГУНИ
Перший опис принципового пристрою поршневої машини було опубліковано в працях Паризької академії наук в 1680 р. Автор ідеї - голландський фізик Християн Гюйгенс. У запропонованій ним конструкції машини поршень піднімався в циліндрі вгору за рахунок вибуху пороху під ним. Зворотній (робочий) хід поршень робив під дією атмосферного тиску і власної сили тяжіння. Для можливості руху поршня вниз продукти згоряння під ним слід було охолодити. Тому процес руху протікав дуже повільно. Така поршнева машина стала називатися «атмосферне поршневий двигун».
Реалізація ідеї навіть у вигляді моделі в той час зустріла серйозні труднощі, перш за все, через відсутність технології внутрішнього розточення металевого циліндра. Як наслідок, Гюйгенсу не вдалося забезпечити його правильної геометричної форми і щільного прилягання поршня до стінок, тобто герметичність робочого простору. Після перших випробувань моделі робота над нею була припинена.
Однак, незважаючи на відсутність позитивного результату, робота X. Гюйгенса повинна бути відзначеною - у публікації про неї вперше була описана схема принципового пристрою поршневої машини з усіма її атрибутами (циліндр, поршень і клапани), які присутні і нині в конструкці...
