스팀 파워 트레인

스팀 파워는 영국과 미국의 산업 혁명의 원동력이었습니다. 1800 년대 후반까지 상업용 증기선 및 철도 승객이 도달 한 지 80 일 만에 전 세계로 여행을 가져 왔으며 세계 여러 지역에서 운송 및 산업화의 확장을 추진했습니다.

이해
스팀 시대 이전에 그랜드 투어와 같은 순례 여행과 교육 여정이 성립되었지만 여행을 즐겁게 만들어주는 증기 차량이었고 레크리에이션 관광을 가능하게하여 일반 대중이 가까운 도시와 휴양지를 방문하고 중산층을 건너도록 허용했습니다 대륙, 그리고 세계를 여행 할 수있는 가장 부유 한 사람들. Grand Old Hotels는 대개 Steam의 시대에 대한 역사를 추적합니다.

대부분의 왕복 증기 기관은 20 세기 동안, 특히 제 2 차 세계 대전 이후 수십 년 동안 내연 기관 또는 전기 모터로 대체되었습니다. 디젤 화나 기존 철도 서비스의 전 환 및 고속도로 주행으로 인한 철도 여행 교체로 인해 스팀 열차 수가 급격히 감소했습니다. 증기 터빈은 전력 생산과 같은 몇 가지 응용 분야에서 흔히 사용됩니다. 증기 기관차는 서유럽 국가에서도 오랫동안 실제 연료를 사용할 수있는 능력으로 인해 예금 상태로 유지되었지만 많은 사람들이 열광 자에게 판매되거나 2000 년대와 2010 년에 폐기되었습니다.

증기 기관
초기 실험
첫 번째 기록 된 초보적인 증기 동력의 “엔진”은 기원 후 1 세기 로마 이집트의 수학자이자 기술자 인 알렉산드리아의 영웅이 묘사 한 이오 리필이었다. 다음 수세기에 알려진 증기 동력 “엔진”은 이오 리필과 마찬가지로 증기의 특성을 입증하기 위해 발명가가 사용한 실험 장치입니다. 초보적인 증기 터빈 장치는 1551 년 오스만 이집트의 Taqi al-Din과 1629 년 이탈리아의 Giovanni Branca에 의해 기술되었다. Jeronimo de Ayanz y Beaumont는 침수 된 광산을 배출하기위한 워터 펌프를 포함한 50 개의 증기 구동 식 발명에 대해 1606 년에 특허를 받았다. 위그노 교도 난민 인 데니스 파핀 (Denis Papin)은 1679 년 증기 소화기에 대한 유용한 작업을 수행했으며, 처음에는 1690 년에 피스톤을 사용하여 중량을 높였습니다.

펌핑 엔진
최초의 상업용 증기 구동 장치는 1698 년 Thomas Savery가 개발 한 워터 펌프였습니다. 응축 증기를 사용하여 아래에서 물을 끌어 올린 다음 증기 압력을 사용하여 물을 높이 올렸습니다. 큰 엔진은 문제가 있었지만 소형 엔진은 효과적이었습니다. 그들은 리프트 높이가 제한되어 있었고 보일러 폭발을 일으켰습니다. Savery의 엔진은 광산에서 사용되고, 펌프장을 가동하고, 섬유 기계를 구동하는 물 바퀴에 물을 공급합니다. Savery 엔진은 저렴한 비용으로 제공되었습니다. Bento de Moura Portugal은 1751 년에 출판 된 철학적 거래에서 존 스미 튼 (John Smeaton)에 의해 묘사 된 것처럼 “자체적으로 일할 수있게 만드는”Savery의 건축 개선을 소개했습니다. 그것은 18 세기 후반까지 계속 생산되었습니다. 한 엔진이 1820 년에 작동하는 것으로 알려졌습니다.

피스톤 스팀 엔진
기계에 연속적인 동력을 전달할 수있는 상업적으로 성공한 최초의 엔진 은 Thomas Newcomen이 1712 년에 발명 한 대기 엔진이었습니다. Papin이 제안한 피스톤을 사용하여 Savery의 스팀 펌프를 개선했습니다. Newcomen의 엔진은 상대적으로 비효율적이었으며 주로 물을 펌핑하는 데 사용되었습니다. 그것은 실린더 내부의 피스톤 아래에 스팀을 응축시켜 부분 진공을 생성함으로써 작동했습니다. 그것은 지금까지는 불가능했던 광산 작업을 배수하고 적절한 “머리”에서 떨어져있는 공장에서 수차를 재사용 할 수있는 물을 제공하기 위해 사용되었습니다. 휠 위를 지나간 물은 휠 위의 저장 저장소로 펌핑되었습니다.

1720 년 Jacob Leupold는 2 기통 고압 증기 엔진에 대해 설명했습니다. 발명은 그의 주요 작품 “Theatri Machinarum Hydraulicarum”에 발표되었습니다. 엔진은 물 펌프에 움직임을 제공하기 위해 두 개의 무거운 피스톤을 사용했습니다. 각 피스톤은 증기압에 의해 상승하고 중력에 의해 원래 위치로 되돌아 간다. 2 개의 피스톤은 증기 보일러에 직접 연결된 일반적인 4 방향 로터리 밸브를 공유합니다.

다음 주요 단계는 제임스 와트 (James Watt)가 새로운 콘덴서 엔진의 개선 된 버전을 개발하고 (1763-1775) 별도의 응축기를 사용하여 발생했습니다. Boulton과 Watt의 초기 엔진은 John Smeaton의 Newcomen ‘s 개선 버전만큼의 석탄을 사용했습니다. Newcomen과 Watt의 초기 엔진은 대기 중이었습니다. 그들은 팽창하는 증기의 압력 대신에 증기 응축에 의해 발생 된 부분 진공으로 피스톤을 밀어 넣는 공기 압력에 의해 동력을 공급 받았다. 엔진 실린더는 커다란 힘이 필요했기 때문에 큰 힘이 필요했습니다.

Watt는 엔진을 더욱 발전시켜 기계 구동에 적합한 회전 운동을 제공하도록 수정했습니다. 이로 인해 공장들은 강에서 멀리 떨어져 위치 할 수 있었으며 산업 혁명의 속도를 가속화했습니다.

고압 엔진 고압
의 의미는 대기압보다 높은 실제 값과 함께 해당 용어가 사용 된 시대에 따라 다릅니다. Van Reimsdijk이라는 용어의 초기 사용은 충분히 높은 압력에있는 스팀을 말하며, 진공에 의존하지 않고 대기로 배출되어 유용한 작업을 수행 할 수있게한다. Ewing 1894, p. 22에서는 와트의 응축 엔진이 같은시기의 고압, 비 응축 엔진에 비해 낮은 압력으로 알려졌다.

Watt의 특허는 다른 사람들이 고압 및 복합 엔진을 만들지 못하게합니다. 1800 년 Watt의 특허가 만료 된 직후 Richard Trevithick과 1801 년 Oliver Evans는 고압 스팀을 사용하여 엔진을 도입했습니다. Trevithick은 1802 년에 고압 엔진 특허를 획득했으며 Evans는 그 전에 여러 가지 작업 모델을 만들었습니다. 이것은 이전 엔진보다 주어진 실린더 크기에 훨씬 더 강력했으며 수송 용도로 충분히 작게 만들 수있었습니다. 그 후 기술 발전과 제조 기술 개선 (부분적으로 증기 엔진을 동력원으로 채택 함)으로 인해 의도 된 응용 분야에 따라보다 작고 빠르며 강력한 엔진을 설계 할 수있었습니다.

Cornish 엔진은 Trevithick 및 다른 사람들에 의해 1810 년대에 개발되었습니다. 고압 증기를 광범위하게 사용하고 저압 증기를 응축시켜 비교적 효율적으로 만드는 복합 사이클 엔진이었습니다. 코니시 엔진은 사이클을 통해 불규칙한 동작과 토크를 가지며 주로 펌핑으로 제한됩니다. 콘월 엔진은 19 세기 후반까지 광산과 물 공급에 사용되었습니다.

수평 고정식 엔진
고정식 증기 엔진의 초기 제작자는 수평 실린더가 과도한 마모를 겪을 것으로 생각했습니다. 그러므로 그들의 엔진은 피스톤 축이 수직으로 배열되었습니다. 시간이 지남에 따라 수평 배열이 더 대중화되어 소형이지만 강력한 엔진을 작은 공간에 설치할 수있게되었습니다.

수평 엔진의 애 크미 (Acme)는 1849 년에 특허를 취득한 Corliss 스팀 엔진으로 별도의 증기 흡입 및 배기 밸브와 자동 가변 스팀 차단 기능이있는 4 밸브 카운터 엔진이었습니다. Corliss가 Rumford 훈장을 받았을 때,위원회는 “Watt의 시간 이래로 증기 엔진의 효율이 향상되지 않았다”고위원회는 말했다. 30 % 적은 스팀 사용 외에도 다양한 스팀 차단으로 인해보다 균일 한 속도를 제공하므로 제조, 특히면 방적에 적합합니다.

도로 차량
첫 번째 실험용 도로는 18 세기 후반에 건조되었지만 Richard Trevithick이 1800 년경에 고압 증기를 사용하여 개발 한 이후로는 이동식 증기 엔진이 실용적인 제안이되었습니다. 19 세기 전반부에 스팀 차량 디자인이 크게 발전했으며 1850 년대까지 상업적으로 생산하기 시작했습니다. 이 진행은 도로에서 증기 동력 차량의 사용을 제한하거나 금지하는 법률에 의해 저해되었습니다. 1860 년대부터 1920 년대까지 차량 기술의 향상이 계속되었습니다. 스팀로드 차량은 많은 용도로 사용되었습니다. 20 세기에, 내연 기관 기술의 급속한 발전은 상업적으로 차량의 추진의 원천으로서 증기 기관의 소멸을 이끌었고, 제 2 차 세계 대전을 초월하여 상대적으로 거의 사용되지 않고있다. 이 차량의 대부분은 보존을 위해 열광적 인 사람들에 의해 인수되었으며 수많은 사례가 여전히 존재합니다. 1960 년대에 캘리포니아의 대기 오염 문제는 오염을 줄이기위한 가능한 수단으로 증기 동력 차량을 개발하고 연구하는 데 단기간의 관심을 불러 일으켰습니다. 스팀 애호가, 간헐적 인 복제 차량 및 실험 기술의 관심 외에도 현재 스팀 차량이 생산되지 않습니다. 1960 년대에 캘리포니아의 대기 오염 문제는 오염을 줄이기위한 가능한 수단으로 증기 동력 차량을 개발하고 연구하는 데 단기간의 관심을 불러 일으켰습니다. 스팀 애호가, 간헐적 인 복제 차량 및 실험 기술의 관심 외에도 현재 스팀 차량이 생산되지 않습니다. 1960 년대에 캘리포니아의 대기 오염 문제는 오염을 줄이기위한 가능한 수단으로 증기 동력 차량을 개발하고 연구하는 데 단기간의 관심을 불러 일으켰습니다. 스팀 애호가, 간헐적 인 복제 차량 및 실험 기술의 관심 외에도 현재 스팀 차량이 생산되지 않습니다.

마린 엔진
19 세기 말 경에 화합물 엔진이 널리 보급되었습니다. 복합 엔진은 연속적으로 더 큰 실린더로 스팀을 배출하여 감압으로 더 많은 양을 수용 할 수있어 효율성이 향상됩니다. 이러한 단계를 확장이라고 부르며 이중 및 삼중 확장 엔진이 일반적으로 사용되었습니다. 특히 운반되는 석탄의 무게를 줄이는 것이 중요했던 운송 분야에서 특히 그러했습니다. 스팀 터빈, 전기 모터 및 내연 기관의 설계가 점진적으로 왕복 (피스톤) 스팀 엔진의 교체로 이어지는 20 세기 초반까지 스팀 엔진은 20 세기 초까지 지배적 인 전원이었습니다. 증기 터빈에 의존한다.

증기 기관차 증기 기관차
의 개발이 18 세기를 거치면서 도로 및 철도 사용에 다양한 시도가 이루어졌습니다. 1784 년 스코틀랜드의 발명가 인 윌리엄 머독 (William Murdoch)은 프로토 타입 증기 도로 기관차를 제작했습니다. 스팀 레일 기관차의 초기 작업 모델은 아마도 1780 년대 또는 1790 년대에 미국의 스팀 보트 선구자 인 존 피치 (John Fitch)에 의해 설계되고 건설되었습니다. 그의 증기 기관차는 레일이나 트랙으로 인도 된 내부 블레이드 휠을 사용했습니다.

최초의 본격적인 작업 철도 증기 기관차는 영국의 Richard Trevithick에 의해 지어졌으며 1804 년 2 월 21 일 Trevithick의 익명의 증기 기관차가 Pen-y-darren에서 트램 웨이를 따라 열차를 운행하면서 세계 최초의 철도 여행이 시작되었습니다 Merthyr Tydfil 근처에서 웨일즈 남쪽의 Abercynon까지. 이 설계에는 엔진의 무게를 줄이고 효율을 높이는 고압 증기 사용이 포함 된 여러 가지 중요한 혁신이 통합되었습니다. Trevithick은 나중에 1804 년 Newcastle 지역을 방문했고 영국 북동부의 탄광 철도는 증기 기관차의 실험 및 개발을위한 선도적 인 중심지가되었습니다.

Trevithick은 1808 년 Catch Me Who Can Can로 결론을 내린 기관차의 삼중주를 사용하여 자신의 실험을 계속했습니다. 불과 4 년 후 Matthew Murray가 성공한 트윈 실린더 기관차 Salamanca가 가장자리 선반과 피니언 Middleton Railway에서 사용되었습니다. 1825 년 조지 스티븐슨 (George Stephenson)은 스톡턴 (Stockton)과 달링턴 (Darlington) 철도를위한 이동 운동 (Locomotion)을 건설했습니다. 이것은 세계 최초의 공공 증기 철도 였고, 1829 년에 Rainhill 재판에 참가하여이긴 Rocket을 만들었습니다. 리버풀 (Liverpool)과 맨체스터 철도 (Manchester Railway)는 1830 년에 여객 열차 및화물 열차 모두에 증기 동력을 사용하기 시작했습니다.

증기 기관차는 20 세기 후반까지 중국과 옛 동독 (DR Class 52.80이 생산 된 곳)에서 계속 생산되었습니다.

증기 터빈
증기 엔진 설계의 마지막 주요 진화는 19 세기 후반부터 시작된 증기 터빈의 사용이었다. 증기 터빈은 일반적으로 피스톤 식 왕복동 증기 엔진 (수 백 마력 이상의 출력)보다 효율적이며 움직이는 부품이 적으며 커넥팅로드 시스템이나 이와 유사한 수단을 통하지 않고 직접 회전력을 제공합니다. 증기 터빈은 20 세기 초 전기 발전소의 왕복동 엔진을 사실상 대체했으며, 효율성, 발전기 서비스에 적합한 더 빠른 속도 및 부드러운 회전이 장점이었습니다. 오늘날 대부분의 전력은 증기 터빈에 의해 공급됩니다. 미국에서는 전력의 90 %가 다양한 열원을 사용하여 이러한 방식으로 생산됩니다.

현재의 개발
비록 왕복 증기 엔진이 더 이상 널리 상업적으로 사용되지는 않지만, 다양한 회사들이 내연 기관의 대안으로서 엔진의 잠재력을 연구하거나 이용하고있다. 스웨덴의 Energiprojekt AB는 증기의 힘을 이용하기 위해 현대 재료를 사용하여 발전을 이루었습니다. Energiprojekt의 스팀 엔진의 효율은 고압 엔진에서 약 27-30 %에 이릅니다. 그것은 과열 된 증기를 가진 단일 단계, 5 기통 엔진 (화합물 없음)이며 대략 섭취합니다. kWh 당 4 kg (8.8 lb)의 증기.

증기 철도
증기가 지난 증기 서비스가 수십 년이 지난 장소에서 “좋은 옛날”을 향한 향수와 갈망을 보인 반면, 많은 개발 도상국이나 신흥 경제국은 증기 기관차가 계속해서 “뒤로 향하는”것과 당혹 스러움으로 간주합니다 . 서독은 공식 증기 기관차가 철수 한 후 본선에서 증기가 완전히 금지되었다. 비슷한 태도가 오늘날 일부 국가에서 널리 퍼집니다. 즉 한계 또는 기타 라인에서 증기는 여전히 자주 보일 것이며 때로는 증기 기관차가 “일반”디젤 열차와 비교할 때 티켓에 추가 요금이 부과됩니다.

증기선, 선박 및 보트
제 2 차 세계 대전 이후 상업 항공 여행이 널리 보급되기 전에 거대한 바다 라이너가 바다에 휩싸였습니다. RMS 타이타닉 시대의 왕실 우편선은 하루의 백만장자를 모으기 위해 경쟁하며 속도와 사치에 적극적으로 맞서 싸웠습니다.

미시시피와 같은 내륙의 강에서는 특유의 패들 휠 스팀 보트가 한때 흔한 광경이었습니다. 몇몇은 역사적인 수복물이나 복제품, 다양한 정확도의 모방으로 여전히 작동합니다.

캐나다
RMS Segwun, Gravenhurst는 완전히 운영 가능한 복원 된 증기선입니다. 1887 년에 지어진 그녀는 원래 휴가객을 Muskoka 별장으로 운송하고화물과 우편물을 배달했습니다.
추신 : Trillium, 토론토, 1910-1957에서 토론토 제도 페리로 재직 한 외륜 외륜선 기선입니다. 그녀는 1976 년 토론토 아일랜드 페리 시스템에서 복원되어 서비스로 돌아 왔습니다.

영국
작은 호수에서 보트를 타고 영어 호수 지구의 윈더 미어에서 계속 운행합니다.

스코틀란드
Steamship 경 월터 스콧, Trossachs 부두, 로크 캐 틀린, Callander, 스털링으로.
PS Waverley는 세계에서 마지막으로 바다로 나가는 외륜선입니다. 1946 년에 세워진 그녀는 오랫동안 클라이드의 퍼스에서 항해했습니다. 복원 이후, Waverley는 여름 내내 정기적 인 견학을 실시했습니다. 대부분은 클라이드에서 출발하지만 브리스톨 채널, 템즈 강 및 잉글랜드 남부 해안 주변뿐만 아니라 서해안과 스코틀랜드의 헤브라이드를 따라 여행하는 곳도 있습니다.

United States of America
Louisville, Louisville, Kentucky의 Belle은 가장 오래된 미시시피 강 스타일의 증기선이며 National Historic Landmark입니다.
Ticonderoga, Shelburne (버몬트)는 1969 년까지 Champlain 호수 페리로 사용 된 외륜선이었습니다. Shelburne 박물관에 보존되어 운반 된 그녀는 현재 투어가 열려 있습니다.

정적 증기 엔진
업계 최초의 증기 동력 사용 (원래는 광산에서 발생) 이었지만 대형 증기 엔진은 나중에 직물에서 물 공급에 이르기까지 모든 산업 기계의 원동력이되었습니다. 몇몇 도시 (오타루 일본, 밴쿠버 캐나다 및 세인트 헬리 어 저지 포함)는 마을의 중심부의 지역 명소로 스팀 동력 시계 또는 증기 구동 휘슬을 작동시키는 시계를 작동시키는 것으로 알려져 있습니다.

캐나다
펌프 하우스와 스팀 박물관, 킹스톤 (온타리오), 이전의 증기 동력 시립 물 펌프 스테이션 1970 년대에 복원

영국
Kew 다리, 증기 박물관입니다.
볼튼 증기 박물관.
Forncett 산업 증기 박물관, Forncett St Mary, Norfolk, 영국 NR16 1JJ, ☏ +44 1508 488277, ✉ forncettsteammuseum@gmail.com.

호주
시드니에서 앵무새 섬 보트를로드하는 데 사용되는 작업 증기 크레인 집입니다.
증기 컨베이어, 갤럽 및 박람회 장비

네덜란드
증기 캐롤, Efteling.

잉글랜드
카터 스 (Carter ‘s)는 증기 기관으로 운영되는 빈티지 장비 (특히 갤로퍼 스)의 일부와 함께 여행하는 유원지입니다. 투어 일정에 따라 계절에 따라 운영되므로 장소가 다양합니다.

견인 기관차 및 스팀 차

잉글랜드
Hollycombe 스팀 컬렉션

안전
스팀 엔진은 보일러 및 많은 잠재적 인 에너지를 포함하는 압력 용기 인 기타 부품을 보유하고 있습니다. 증기 도주 및 보일러 폭발 (일반적으로 BLEVE)은 과거에는 삶의 큰 손실을 초래할 수있었습니다. 다른 국가에서는 표준의 변형이있을 수 있지만 엄격한 법률, 테스트, 교육, 제조, 운영 및 인증을 통한 관리가 안전을 보장하기 위해 적용됩니다.

실패 모드에는 다음이 포함될 수 있습니다.

보일러의 과도한 가압 보일러의 과도한
물이 부족하여 과열 및 부적합을 일으키고
특히
부적절한 건설 또는 유지 보수로 인해 보일러의 더러운 급수 압력 용기 고장을 사용하는 강 유역에서 국부적 인 반점을 유발하는 침전물 및 스케일의 축적 .
배관 / 보일러에서 증기가 빠져 탈출

증기 엔진은 보일러의 압력이 너무 높지 않도록 두 가지 독립적 인 메커니즘을 가지고 있습니다. 하나는 사용자가 조정할 수 있으며, 두 번째는 일반적으로 최종 페일 세이프로 설계됩니다. 이러한 안전 밸브는 전통적으로 간단한 레버를 사용하여 보일러 상단의 플러그 밸브를 제지했습니다. 레버의 한쪽 끝은 증기 압력에 대해 밸브를 구속하는 무게 또는 스프링을 지니고있었습니다. 조기 밸브는 엔진 운전자가 조절할 수있어 운전자가 밸브를 조여서 엔진에서 더 많은 증기 압력과 더 많은 전력을 공급할 수 있도록하여 많은 사고가 발생합니다. 보다 최근의 안전 밸브는 조정 가능한 스프링 식 밸브를 사용합니다.이 밸브는 씰이 불법적으로 파손되지 않는 한 조작자가 조정할 수 없도록 잠겨 있습니다. 이 배치는 상당히 안전합니다.

납용 플러그는 보일러의 화실의 크라운에있을 수 있습니다. 수위가 떨어지면 화력 발전소 크라운의 온도가 크게 올라가고, 납이 녹아서 증기가 빠져 나와 작업자에게 경고합니다. 그러면 작업자는 수동으로 화재를 진압 할 수 있습니다. 가장 작은 보일러를 제외하고는 증기가 빠져 나 가면서 화재를 약화시키는 데 거의 영향을 미치지 않습니다. 또한 플러그는 너무 좁아서 증기압을 크게 낮추지 않아 보일러를 감압시킵니다. 그들이 더 크다면, 도망 치는 물의 양은 그 자체로 승무원을 위험에 빠뜨릴 것입니다.