Надувной трамвай и прочее
Dec. 19th, 2018 02:44 pm![[identity profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/openid.png){kind=small}
kouzdra.livejournal.com posting in ![[community profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/community.png){kind=small}
engineering_ruВ продолжение этого поста:
Не все же про Англию писать. Надо и континентальному техноложеству внимание уделить. Тем более, что там есть чему уделять внимание. Итак:
Серия 2: Надувной трамвай
Честно признаюсь - большая часть фоток и фактов взята прекрасной статьи на сайте http://www.tramwayinfo.com, в которой с подробностями более чем достаточными изложена история этого девайса.
Идея двигателя, работающего на сжатом воздухе довольно стара - уже в 1840-е годы помимо экспериментов с тягой на железных дорогах, с подачей воздуха по проложенным вдоль путей трубам конструировались и автономные машины с приводом от сжатого воздуха.
В 1875 году например на постройке Сен-Готардского тоннеля использовался такой вот локомотивчик:
Смысл там в том, что недостроенный тоннель очень плохо вентилируется и использование там паровой машины противопоказано. Но это все-таки специфика, а вот Луи Мекарский сумел сделать и массово весьма внедрить сжатый воздух в наземный городской траспорт - в виде воздухоездящего трамвая. Первый образец трамвая Мекарского:
Успешно прошел испытания в 1876 году и Мекарский получил подряд на трамваизацию Нанта. Первая линия длинной 6 км открылась в 1880 году, парк содержал 22 трамвая, пассажировместимостью около 30 человек - 17 сидячих мест, и стоячие на задней площадке. Прежде чем идти дальше, надо сказать пару слов о одной серьезной довольно технической проблеме, связанной с двигателями, работающими на сжатом воздухе:
Воздух при работе расширяется - и стало быть - его температура падает, причем падает она довольно сильно - вплоть до обмерзания труб. Потому с этим надо что-то делать. Мекарский снабжал трамвай бойлером, заполнявшимся перегретой до 180° водой, каковая использовалась для подогрева воздуха, а заодно бойлер работал и как контроллер (на предыдущих снимках он хорошо виден на передней площадке трамвая):
Нижние два манометра показывают давление в основном и резервном баках (они хорошо видны на фотография - по бокам снизу трамвая), верхний - давление на входе в двигатель, труба слева отводит воздух к двигателю и снабжена краном, который собственно и управляет тягой. Вот и вся наука.
В первой модели воздух хранился под давлением 30 атм, весила эта тележка в пустом виде 6.7 тонн, с полной загрузкой - 9 тонн, средняя скорость на марштуре получалась 9 км/ч - то есть маршрут он проезжал за 40 минут, еще 20 минут уходило на заправку воздухом и подогрев бойлера:
Заправочная станция :)
Расход угля (которым приводились в действие насосы) составлял пять килограмм на километр пути.
Постепенно сеть расширялась и к 1910 году протяженность линий составляла 39 км а парк - 94 машины. Перевозил трамвай за год около 12 млн пассажиров. В моделях постройки после 1898 года давление составляло уже 60 атмосфер.
В 1911 году их начали заменять на электрические и в 1917 году была закрыта последняя линия. От всей роскоши сохранился только один настоящий трамвай:
Помимо Нанта, трамваи Мекарского эксплуатировались в Виши (1895-1927 годы), Ла Рошели (1898-1929), Сент-Квентине (1898-1908), Берне (1889-1901)
Трамвай Мекарского в Виши
И в Париже:
В Париже трамваи Мекарского начали внедряться в 1887 году и к началу 20-го века получили широкое распространение - в 1910 году они перевезли около 50 млн пассажиров. Там они были крупнее - вначале использовались такие вот даблдеккеры:
В 1900 на линии вышли совсем уже монстрики - даблдеккеры с двухэтажным же прицепом:
Последние работали уже с давлением в 80 атмосфер. Расход угля на их зарядку составлял примерно 2 кг на 1 километр - технология заментно усовершенствовалась с 1876 года.
Насосный зал станции в Билланкуре
Работали они неплохо, но в 1914 году были заменены на электрические.
В Англии и США были попытки наладить либо эксплуатацию трамваев Мекарского либо свое собственное прозводство, но они все оказались малоуспешными - несколько линий было открыто, но долго не проработала ни одна из них.
Зато в Париже была попытка сделать альтернативу Мекарскому - Виктор Попп и Джеймс Конти в середине 90-х пытались внедрить трамваи своей системы, расчитаные на низкое давление (Попп был создателем и владельцем парижской силовой мневматической сети и попытался сделать трамвай, который бы можно было подзаряжать от его трубопроводов):
Давление составляло 15-20 атмосфер, и трамвай надо было подзаряжать на каждой остановке - максимальный пробег на полной зарядке у него составлял 2 километра. Система не прижилась.
Локомотивы на сжатом воздухе применялись и дальше - при строительстве тоннелей, в угольных шахтах:
Шахтный локомотив производства Dickson Locomotive, 1899
Шахтный локомотив производства H K Porter Company, 1911
В последнем наконец сумели решить проблему подогрева воздуха - машина была двойного расширения и после первого цилиндра воздух прогонялся через теплообменник, где нагревался за счет окружающего воздуха, который подсасывался туда эжектором второй ступени.
MDI сейчас пытается делать гибридные и чисто пневматические городские автомобили:
MDI OneFlowAir
MDI AirPod
Но успешность этой затеи непонятна. Хотя - в общем-то почему нет? Все лучше чем с аккумуляторами мучаться.
Не все же про Англию писать. Надо и континентальному техноложеству внимание уделить. Тем более, что там есть чему уделять внимание. Итак:
Серия 2: Надувной трамвай
Честно признаюсь - большая часть фоток и фактов взята прекрасной статьи на сайте http://www.tramwayinfo.com, в которой с подробностями более чем достаточными изложена история этого девайса.
Идея двигателя, работающего на сжатом воздухе довольно стара - уже в 1840-е годы помимо экспериментов с тягой на железных дорогах, с подачей воздуха по проложенным вдоль путей трубам конструировались и автономные машины с приводом от сжатого воздуха.
В 1875 году например на постройке Сен-Готардского тоннеля использовался такой вот локомотивчик:
Смысл там в том, что недостроенный тоннель очень плохо вентилируется и использование там паровой машины противопоказано. Но это все-таки специфика, а вот Луи Мекарский сумел сделать и массово весьма внедрить сжатый воздух в наземный городской траспорт - в виде воздухоездящего трамвая. Первый образец трамвая Мекарского:
Успешно прошел испытания в 1876 году и Мекарский получил подряд на трамваизацию Нанта. Первая линия длинной 6 км открылась в 1880 году, парк содержал 22 трамвая, пассажировместимостью около 30 человек - 17 сидячих мест, и стоячие на задней площадке. Прежде чем идти дальше, надо сказать пару слов о одной серьезной довольно технической проблеме, связанной с двигателями, работающими на сжатом воздухе:
Воздух при работе расширяется - и стало быть - его температура падает, причем падает она довольно сильно - вплоть до обмерзания труб. Потому с этим надо что-то делать. Мекарский снабжал трамвай бойлером, заполнявшимся перегретой до 180° водой, каковая использовалась для подогрева воздуха, а заодно бойлер работал и как контроллер (на предыдущих снимках он хорошо виден на передней площадке трамвая):
Нижние два манометра показывают давление в основном и резервном баках (они хорошо видны на фотография - по бокам снизу трамвая), верхний - давление на входе в двигатель, труба слева отводит воздух к двигателю и снабжена краном, который собственно и управляет тягой. Вот и вся наука.
В первой модели воздух хранился под давлением 30 атм, весила эта тележка в пустом виде 6.7 тонн, с полной загрузкой - 9 тонн, средняя скорость на марштуре получалась 9 км/ч - то есть маршрут он проезжал за 40 минут, еще 20 минут уходило на заправку воздухом и подогрев бойлера:
Заправочная станция :)
Расход угля (которым приводились в действие насосы) составлял пять килограмм на километр пути.
Постепенно сеть расширялась и к 1910 году протяженность линий составляла 39 км а парк - 94 машины. Перевозил трамвай за год около 12 млн пассажиров. В моделях постройки после 1898 года давление составляло уже 60 атмосфер.
В 1911 году их начали заменять на электрические и в 1917 году была закрыта последняя линия. От всей роскоши сохранился только один настоящий трамвай:
Помимо Нанта, трамваи Мекарского эксплуатировались в Виши (1895-1927 годы), Ла Рошели (1898-1929), Сент-Квентине (1898-1908), Берне (1889-1901)
Трамвай Мекарского в Виши
И в Париже:
В Париже трамваи Мекарского начали внедряться в 1887 году и к началу 20-го века получили широкое распространение - в 1910 году они перевезли около 50 млн пассажиров. Там они были крупнее - вначале использовались такие вот даблдеккеры:
В 1900 на линии вышли совсем уже монстрики - даблдеккеры с двухэтажным же прицепом:
Последние работали уже с давлением в 80 атмосфер. Расход угля на их зарядку составлял примерно 2 кг на 1 километр - технология заментно усовершенствовалась с 1876 года.
Насосный зал станции в БилланкуреРаботали они неплохо, но в 1914 году были заменены на электрические.
В Англии и США были попытки наладить либо эксплуатацию трамваев Мекарского либо свое собственное прозводство, но они все оказались малоуспешными - несколько линий было открыто, но долго не проработала ни одна из них.
Зато в Париже была попытка сделать альтернативу Мекарскому - Виктор Попп и Джеймс Конти в середине 90-х пытались внедрить трамваи своей системы, расчитаные на низкое давление (Попп был создателем и владельцем парижской силовой мневматической сети и попытался сделать трамвай, который бы можно было подзаряжать от его трубопроводов):
Давление составляло 15-20 атмосфер, и трамвай надо было подзаряжать на каждой остановке - максимальный пробег на полной зарядке у него составлял 2 километра. Система не прижилась.
Локомотивы на сжатом воздухе применялись и дальше - при строительстве тоннелей, в угольных шахтах:
Шахтный локомотив производства Dickson Locomotive, 1899
Шахтный локомотив производства H K Porter Company, 1911
В последнем наконец сумели решить проблему подогрева воздуха - машина была двойного расширения и после первого цилиндра воздух прогонялся через теплообменник, где нагревался за счет окружающего воздуха, который подсасывался туда эжектором второй ступени.
MDI сейчас пытается делать гибридные и чисто пневматические городские автомобили:
MDI OneFlowAir
MDI AirPod
Но успешность этой затеи непонятна. Хотя - в общем-то почему нет? Все лучше чем с аккумуляторами мучаться.
![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
no subject
Date: 2018-12-20 08:43 pm (UTC)no subject
Date: 2018-12-21 04:19 pm (UTC)Подвижная паровая машина имеет худшие параметры пара по сравнению со стационарной - как-бы не самый последний советский паровоз, топовый, во всяком случае - имел давление пара 15атм, в то время, как в ТЭС давление пара легко уходит далеко за сотню атмосфер.
При этом стационарные паровые машины могут быть замкнутыми по воде - с конденсатором - и не ограничены размерами и мощностью единичного ТС, а то и вообще млшли быть устроены как турбоагрегаты.
А так пришлось иметь тоже нефиговенькие баллоны, и тратить угля в два-три раза больше, чем могли бы.
В случае паровоза - всё топливо и воду необходимо возить с собой - за счёт того же топлива, открытый цикл паровой машины - атмосферное давление пара на выходе, непосредственное соответствие между движением ТС и режимами работы паровой машины - в то время как стационарная - может работать в режиме, близком к оптимальному.
no subject
Date: 2018-12-21 04:34 pm (UTC)Турбоагрегаты тогда только начинались, и даже в лучшие времена были дороговаты для применений меньше электростанции или корабля. Турбину оправдывает полный город трамваев, но это называется "ГОЭЛРО".
>всё топливо и воду необходимо возить с собой
Ага. Если закрыть глаза, отвернуться и немелодично орать "ля-ля-ля", чтобы не видеть баллоны сжатого воздуха. Которые, представьте себе, тоже необходимо возить с собой. Ибо полный трамвай баллонов можно заменить парой лопат угля и ведром воды.
Просто посчитайте энергоёмкость сжатого воздуха. Подсказываю: она мизерная. Но не сразу понятно НАСКОЛЬКО.
no subject
Date: 2018-12-22 08:58 am (UTC)Шо?
Это какэто?
Потому что большой котёл и взрывается бодрее.
Тележка Коньо вполне бодро взорвалась при небольшом котле.
Стационарный котёл можно поставить там, где его взрыв принесёт минимальный ущерб - и установить его в здании, которое минимизирует ущерб в случае взрыва.
Стационарный котёл - особенно в замкнутой системе - не обязательно делается по схеме "бойлера", он вполне может быть проточным.
Компенсировали конденсатором.
Этокакэто?
В любом случае, от самого по себе давления у паровой машины хорошесть не зависит ну совершенно никак.
Поняша, ты дурак?
Иле термодинамику копытцами протопала?
С "режимом работы паровой машины" на транспорте тоже всё прекрасно, даже лучше чем у стационарной
Да ты шо?
Переходные режимы в паровой машине оптимальнее стационарных?
А у котла, топки - оно как будет?
Турбину оправдывает полный город трамваев, но это называется "ГОЭЛРО".
В описываемом материяле - именно что "полный город".
Паротурбинные установки в начале XX века вполне ставились на корабли.
Ага. Если закрыть глаза, отвернуться и немелодично орать "ля-ля-ля", чтобы не видеть баллоны сжатого воздуха.
Ну вот на одной чаше весов у нас баллоны и пневмомотор, а на другой - бункер с углём, танк с водой, топка и котёл - и пароая машина.
Ибо полный трамвай баллонов можно заменить парой лопат угля и ведром воды.
Неможно - фактор масштаба.
Для паровой машины есть условно-постоянная составляющая.
no subject
Date: 2018-12-22 10:25 am (UTC)Может, ага. У прямоточного (не "проточного") котла главная проблема — регулирование. В том числе подачи топлива. Большой и недорогой угольный котёл, рассчитанный на лопату с кочегаром, вынужден иметь достаточный объём воды с паром просто чтобы не терять давление с каждым открытием дверцы топки.
Такэто. Стационарный котёл большой и стоит на месте. Делать его излишне прочным не нужно и дорого, в отличие от паровозного и тем более тракторного. С другой стороны, стационарная машина может быть просто больше, ей не надо повышать давление ради удельной мощности.
>Этокакэто?
Просто разберитесь, зачем паровой машине конденсатор. Причины две. Я имею в виду вторую.
>Поняша, ты дурак?
Иле термодинамику копытцами протопала?
Можно поинтересоваться, какие Ваши познания в паровых машинах, исключая русскую википедию и первую страницу гугля?
Вот именно что термодинамику. Хорошесть паровой машины зависит не от давления, срать на давление. Она зависит от температуры. А в случае насыщенного пара — от его мокрости. Писечка в том, что увеличенное давление при прочих равных прямо значит пар менее перегретый или более мокрый.
>Переходные режимы в паровой машине оптимальнее стационарных?
Работа на частичной мощности и короткой отсечке эффективнее чем на полной и длинной.
У котла, топки есть масса. Она усредняет. Дважды в отличие от. Паровой транспорт работает в точности как новонемодные "гибриды".
>Паротурбинные установки в начале XX века вполне ставились на корабли.
Корабли с турбиной на начало XX века вполне стоили как целый город, и мощности имели даже больше.
Целый город это именно целый город, а не один трамвайный маршрут.
И кстаааааати! Турбины того времени работали на давлении ниже даже больших поршневых машин.
>Ну вот на одной чаше весов у нас баллоны и пневмомотор, а на другой - бункер с углём, танк с водой, топка и котёл - и пароая машина.
Слишком немелодично!
На одной чаше весов у нас поршневая машина и ТОННЫ баллонов. На другой та же поршневая машина, лопата угля, ведро воды и котёл размером с самовар.
Условно-постоянная составляющая есть. Но она масштабируется. Миниатюрные паровозики питаются чайными ложечками угля и стаканами воды.
Верно разве что маленький котёл требует регулярного внимания, а пневматический двигатель гораздо проще в управлении. Но в этом жанре ему было достаточно альтернатив уже тогда.
no subject
Date: 2018-12-22 08:01 pm (UTC)Ты не забыл, что у стационарной машины нет нужды активно регулировать обороты - т.е. ведущим может выступать именно котёл.
Такэто. Стационарный котёл большой и стоит на месте. Делать его излишне прочным не нужно и дорого, в отличие от паровозного
Вот его и не делают.
Кстате, у большого котла - должна быть ниже материалоёмкость на то же количество производимого пара.
С другой стороны, стационарная машина может быть просто больше, ей не надо повышать давление ради удельной мощности.
Давление нужно для КПД.
Просто разберитесь, зачем паровой машине конденсатор. Причины две.
Хоть в лоб, хоть по лбу - причина одна.
Хорошесть паровой машины зависит не от давления, срать на давление. Она зависит от температуры.
Давление и температура в паровой машине связаны однозначно - не газ, чать.
Соотв., предельный КПД по формуле Карно может быть выражен через температуру - или давление.
Так-то!
Работа на частичной мощности и короткой отсечке эффективнее чем на полной и длинной.
Ну пусть и работает на короткой отсечке в стационарном режиме.
У котла, топки есть масса. Она усредняет.
Что там "усредняет"?
Либо топка выдаёт избыток энергии, который накапливается в котле (частично теряясь при этом), пока не пройдёт отсечка по топливу - либо энергии будет недостаток, и топку надо дополнительно раскочегаривать.
>Паротурбинные установки в начале XX века вполне ставились на корабли.
Корабли с турбиной на начало XX века вполне стоили как целый город, и мощности имели даже больше.
Там и турбины были соответствущие.
На одной чаше весов у нас поршневая машина и ТОННЫ баллонов. На другой та же поршневая машина, лопата угля, ведро воды и котёл размером с самовар.
Дасхерали он будет "размером с самовар"?
Условно-постоянная составляющая есть. Но она масштабируется.
Человек не масштабируется - трамвай тоже.
Верно разве что маленький котёл требует регулярного внимания, а пневматический двигатель гораздо проще в управлении.
От'Ымянна!
no subject
Date: 2018-12-22 08:33 pm (UTC)>у стационарной машины нет нужды активно регулировать обороты
Дважды ерунда. У стационарной машины именно обороты регулируются всегда. Чтобы держать их постоянными при любой нагрузке.
"Котёл ведущим" быть не может. В прямоточном котле необходимо постоянно менять подачу воды и топлива, чтобы иметь на выходе пар заданных температуры и давления. Иначе такой котёл или плюётся кипятком, или взрывается, или игрушечный.
>Что там "усредняет"?
У обычного котла с приличной массой металла и воды есть теплоёмкость. Нужен пар — котёл отдаёт пар за счёт запаса тепла. Не нужен пар — котёл принимает избыток тепла от топки в нагрев воды. Аналогично аккумулятору в гибриде.
Выделение тепла в топке же зависит от тяги. А тяга — от потребления пара. Больше мощности требует машина, больше пара идёт в трубу, сильнее тяга в топке, больше пара даёт котёл. И обратно. У пневматического двигателя же наоборот: больше воздуха требует машина, сильнее остывают трубы и баллон, давление падает, воздуха идёт меньше.
>Давление нужно для КПД.
>Давление и температура в паровой машине связаны однозначно - не газ, чать.
Соотв., предельный КПД по формуле Карно может быть выражен через температуру - или давление.
Начнём с ого, что формула Карно описывает только невозможную машину Карно. И с некоторым натягом ещё стирлинг. Все другие двигатели имеют свои циклы и свои формулы. Их КПД не может быть выше предельного, но очень даже может быть ниже.
На этом можно бы и закончить, но сегодня я добрый. И напомню только что написанное: не существует "однозначного" насыщенного пара. Пар всегда или перегретый, или мокрый. КПД паровой машины считается через отношение работы к разности энтальпии пара, которая как раз учитывает и перегрев, и влажность. Номинальные температура и давление при этом мало важны.
У реальной машины же есть ещё такая хохмочка, как missing quantity. Это когда из котла пар вышел, а в машине до двух третей его профилонило, работать тупо отказалось и вылетело в трубу впустую.
>Ну пусть и работает на короткой отсечке в стационарном режиме.
И Вы готовы оплатить установку машины завышенной в два-три раза мощности? Мощная машина стоит денег. И потому она будет работать на полной мощности. И жрать больше. В отличие от ДВС, у которого полная мощность наоборот самая эффективная.
>Там и турбины были соответствущие.
Соответствующая турбина — большая турбина. Маленькая турбина жрёт много, а крутит плохо.
>Дасхерали он будет "размером с самовар"?
С того, что такому вагончику достаточно паровой машины в полдюжины лошадиных сил, а котла (на ровной местности (а на другой рельсы и не кладут)) на две-три. Про соотношение мощности и размеров котла — см. пункт нулевой данного камента.