Несмотря на то, что жанр стимпанк относится к фантастике, он отсылает нас к прошедшей викторианской эпохе и требует особой технической достоверности, чтобы выглядеть правдоподобно. Сегодня мы расскажем об устройстве паровой машины.
В стимпанке автор не может сослаться на искусственный интеллект, беспроводные технологии и изобретения будущего тысячелетия. Все конструкции должны быть выставлены на всеобщее обозрение и подчиняться простым законам механики, за каждое малейшее движение должен отвечать свой привод, рычаг, вентиль. С помощью художника И-Вей Хуанга мы разобрались, какие конструктивные элементы присутствуют в каждой паровой машине, для чего они служат и как работают.
Принцип действия котла в паровой машине таков: в герметичном котле кипит вода, образуется пар и накапливается необходимое для работы двигателя давление. Внутри большинства котлов имеются жаровые трубы. Горящий внутри них огонь помогает воде быстрее нагреваться и выделять больше пара.
Водяной бак и насос
Размер котла должен соответствовать мощности двигателя, чтобы обеспечивать необходимое давление пара. Слишком большой котел в устройстве паровой машины неэффективен — зачем греть лишнюю воду, тратить драгоценное тепло, чтобы потом стравливать большую часть пара регулятором скорости? Если же котел мал, а поездка предстоит далекая, воду можно запасти в отдельном баке с насосом.
Индикатор уровня воды
Для нормальной работы двигателя котел должен быть всегда наполнен водой минимум на три четверти. Индикатор уровня может представлять собой застекленное смотровое окно, проделанное прямо в стенке котла, или же прозрачную трубку, выведенную наружу по принципу сообщающихся сосудов.
Вот схема устройства паровой машины: 1 — поршень; 2 — шток поршня; 3 — ползун; 4 — шатун; 5 — коленчатый вал; 6 — эксцентрик для привода клапана; 7 — маховик; 8 — золотник; 9 — центробежный регулятор.
Предохранительный клапан
Крайне необходимый элемент в конструкции паровой машины — клапан, который выпускает пар, когда давление внутри котла становится слишком большим. Отсутствие или неисправность предохранительного клапана могут закончиться взрывом котла. Клапан располагается в верхней части котла — нам нужно стравливать пар, а не воду. Пар, выходящий через клапан, может быть направлен в дымоход.
Свисток
Жизненно необходимый аксессуар в устройстве паровой машины. Свисток помогает узнать, есть ли давление в котле, стравливает лишний пар при необходимости, распугивает зевак и, конечно, отлично выглядит.
Пароперегреватель
Паровые трубы выходят из верхней части котла — ведь в его нижней части кипит вода. Иногда «паропровод» вновь возвращается в котел, чтобы пройти сквозь жаровые трубы в виде змеевика. Такое устройство называется «пароперегреватель» (superheater). Пароперегреватель дополнительно увеличивает давление пара в трубах паровой машины, а также уменьшает вероятность конденсации влаги в двигателе.
Дымоход
Как в печке или камине, в устройстве паровой машине дымоход служит для вентиляции огня, который горит в топке и кипятит воду в котле. Дымоход может быть практически любого размера и формы. Иногда внутрь дымохода заводят выходную трубу с отработавшим паром от двигателя или прямо от котла, через клапан. Выход пара под давлением создает разрежение внутри дымохода, способствуя дополнительной воздушной тяге.
Топка
Чтобы преобразовать воду в пар, в топке можно сжигать все, что хорошо горит, — уголь, дрова, газ, керосин. Подача топлива должна регулироваться, обеспечивая точный контроль над мощностью двигателя. В случае с газом и жидким топливом с регулировкой отлично справляются вентили и клапаны, когда же речь идет об угле или дровах, роль клапана приходится исполнять кочегару.