От паровой турбины к электричеству Автор Дауылбаев Мухаммадризо Саидмуминович студент 1 курса группы 1-СВ

От паровой турбины к электричеству
PPTX / 18.27 Мб

/data/files/z1604045880.pptx (От паровой турбины к электричеству)Региональная научно-практическая конференция

« Естественные технические науки: время перемен»

От паровой турбины к электричеству

Автор

Дауылбаев Мухаммадризо Саидмуминович

студент 1 курса группы 1-СВ

Руководитель

Штрейденбергер Вера Филипповна

ГБПОУ «Палласовский

сельскохозяйственный техникум»

2020г.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение………………………………………………………………..................................3

1. История развития железнодорожного транспорта………………...……………..…….4

1.1. От паровой турбины к электропоезду...………………….................................………..5

1.2. Российские железные дороги………………………..…………..………………….….7

1.3. Станция Палласовка, Приволжская ЖД………………………………………………9

2. Модель действующей паровой турбины………………………………………….…….10

2.1. Изготовление модели…………………………………………………………………..10

2.2. Демонстрация работы модели паровой турбины……………………………………11

Заключение………………………………………………………………………………….12

Список использованной литературы…………………………..….………………….……13

Введение

Пути сообщения были всегда и везде. Наземный транспорт зародился в глубокой древности. История наземного транспорта, выделившего из себя новый вид—железнодорожный, уходит вглубь веков. В древних странах строили сухопутные дороги, по которым, используя животных, перевозили грузы и людей. Сохранившиеся дороги Древнего Рима, Великого шелкового пути из Китая в Среднюю Азию и др. вызывают удивление по качеству строительства и протяженности сообщений. По таким дорогам лошади и волы везли повозки, скакали всадники, передвигались караваны верблюдов, шли пешие люди, перемещались воины. Развитие путей сообщения проходило в зависимости от культурных преобразований и изменений в обществе. Девятнадцатый век не зря называли веком пара. С изобретением паровой машины произошел настоящий переворот в промышленности, энергетике, транспорте. Появилась возможность механизировать работы, ранее требовавшие слишком много человеческих рук. Железные дороги резко расширили возможности транспортировки грузов.

Актуальность темы заключается в том, что в настоящее время железнодорожный транспорт играет огромную и очень важную роль и является одним из самых востребованных видов наземного транспорта.

Цель данной работы – формирование представления о истории развития железнодорожного транспорта, изготовление действующей модели паровой турбины.

Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:

1. Ознакомление с историческим материалом о развитии железнодорожного транспорта;

2. Изучение принципа действия паровой турбины.

При написании работы использованы методы исследования, сравнения, анализа; изучена и проанализирована научно-методическая литература и нормативно-правовая база по теме исследования.

Работа состоит из введения, основной части, заключения, списка использованной литературы.

1. История развития железнодорожного транспорта

1.1. От паровой турбины к электропоезду

Дороги в нашем мире стали появляться вместе с культурным развитием человечества.

Первые дорожные сети появились в Ассирии, затем в Персии, а на рубеже эпох самая большая сеть дорожных путей возникла в Древнем Риме. Дороги, покрытые камнем, появлялись в империи Ахеменидов, Хеттском царстве, Ассирии. В это же время начинают строиться мосты, изобретается технология выравнивания дорог.

Первые попытки создания более совершенных колейных дорог были предприняты в древние времена. Так, в Древнем Египте, Греции и Римской империи существовали колейные дороги, предназначенные для транспортировки тяжелых грузов. Они имели две параллельные углубленные борозды, по которым катились колеса повозок. В средневековых рудниках появились дороги, по деревянным рельсам которых передвигались деревянные вагоны с деревянными колесами.

В XV—XVI вв. в копях и рудниках Западной Европы прокладывались деревянные лежни для вагонеток. В XVI веке на рудниках использовались гладкие деревянные рельсы, зарытые в землю. Телега или вагонетка по таким рельсам, по сравнению с обычной дорогой, катилась легче, и лошадь могла везти значительно больше груза.

В 1767 году Ричард Рейнольдс уложил на подъездных путях к шахтам и рудникам Колбрукдэйла стальные рельсы. Рельсы пришивались к деревянному брусу желобом кверху. В Великобритании в 1767 г. на железоделательном заводе в городе Колбрук были отлиты чугунные рельсы и уложены в заводскую колейную дорогу, а на одном из заводов — первые рельсы из железных полос, имевших в сечении профиль уголка, что ограничивало сход с рельсов колес вагонеток.

Технический прогресс, сама жизнь настоятельно требовали создания новых, более сильных двигателей, не зависящих от внешних условий. Такой двигатель дал человечеству наш соотечественник, горный мастер Иван Ползунов. В1763 г. был готов проект уникальной паровой машины. Идея паровой машины зародилась и у англичанина Джеймса Уатта, когда он наблюдал за прыгающей крышкой кипящего горшка. Это наблюдение привело его к изобретению паровой машины, которая имела удивительную по тем временам мощность — 40 лошадиных сил. Изобретение парового двигателя дало мощный толчок развитию транспорта. Так в 1769 г. французский артиллерийский офицер Жозеф Кюньо изобрел первую паровую повозку для передвижения тяжелых орудий, а Ульям Мердок решил поставить на колеса двигатель Уатта и изготовил модель паровой повозки. Первые предшественники будущего паровоза появились в начале XIX века. В 1803 г. Р. Тревитик изменил конструкцию своего автомобиля и сделал паровоз, паровой котел которого с трубой располагался на двухосной раме на четырех колесах.

Затем железнодорожное строительство начали одна за другой европейские страны:

1832-1833 годы - Франция, Сен-Этьен - Лион, 58 км;

1835 год - Германия, Фюрт - Нюрнберг, 7 км;

1835 год - Бельгия, Брюссель - Мехельн, 21 км;

1837 год - Россия, Санкт-Петербург - Царское Село, 26,7 км.

Современный этап развития железнодорожного транспорта, начавшийся в 1980-х годах, – период подъема железных дорог, их модернизации и совершенствования. В настоящее время общая длина мировой сети железных дорог составляет примерно 1,3 млн. км. Наибольшая протяженность железнодорожной сети – в США (более 270 тыс. км), Китае (более 100 тыс. км). Россия занимает третье место (87 тыс. км). Наиболее густую сеть железных дорог имеют такие страны, как Бельгия – 191,2 км и Швейцария – 121,1 км на 1000 кв.км. Электропоезда широко используются в железнодорожном пригородном и ближнем междугородном сообщении, а также как городской поезд. В отличие от других типов тягоподвижного состава, они способны быстро разгоняться и тормозить на коротких перегонах между станциями, относительно малошумны и не загрязняют окружающую среду, что очень важно в густонаселённых районах. Кроме того, электропоезда применяются в высокоскоростном пассажирском сообщении. Железнодорожный транспорт впитывает последние достижения научно-технического прогресса – лазерная техника, спутниковая связь, компьютерные системы и принципиально новые материалы.

1.2. Российские железные дороги

Первая в России рельсовая дорога с паровой тягой была построена в 1832 г. на Нижне-Тагильском металлургическом заводе Демидовых уральскими крепостными механиками Ефимом Алексеевичем и его сыном Мироном Ефимовичем Черепановыми. Первые промышленные железные дороги и зарубежный опыт послужили созданию первой в России Царскосельской железнодорожной линии общего пользования, проект которой был утвержден Указом Николая I от 15 апреля 1836 г. Строительство этой дороги началось 1 мая 1836 г. акционерным обществом под руководством известного специалиста в данной области, австрийского инженера, профессора Венского политехнического института Франца Антона Герстнера, приглашенного для этой цели. Официальное открытие Царскосельской железной дороги длиной 25 км состоялось в 1837 г. Ширина колеи дороги, соединяющей Петербург с Царским Селом (г. Пушкин) и Павловском, составляла 6 футов (1829 мм), что определялось необходимостью перевозки громоздких грузов, в том числе и карет. В день открытия Царскосельской железной дороги 30 октября (11 ноября) 1837 г. состав из восьми вагонов с паровозом впереди стоял у перрона здания станции. По приглашению членов правления дороги пассажиры заняли свои места и в 12 ч 30 мин по удару колокола поезд, управляемый Ф. А. Герстнером, плавно отошел от платформы. Средняя скорость движения составляла примерно 30 км/ч, а максимальная достигала до 60 км/ч. Ко дню открытия на Царскосельской железной дороге находилось шесть паровозов, 44 пассажирских и 19 грузовых (товарных) вагонов. Царскосельская железная дорога оставалась в России единственной рельсовой дорогой общего пользования на протяжении почти 15 лет. Глубокая эрудиция и результаты командировки позволили П.П. Мельникову в работе «Численные данные относительно железных дорог и применение их к дороге между Петербургом и Москвой» дать научное технико-экономическое обоснование строительства Петербург-Московской железнодорожной магистрали. Строительство ее протяженностью 650 км было начато в 1843 г. Первого ноября 1851 г. самая большая в мире по протяженности двухпутная железная дорога была открыта, и по ней из Петербурга в Москву отправился «народный» поезд. Так начала работать первая русская магистраль, являющаяся частью Октябрьской железной дороги. Эта магистраль была крупнейшим инженерно-техническим сооружением середины XIX века, опыт стройки которой сыграл большую роль в развитии железнодорожного строительства, способствовал экономическому и общественному развитию России. Первые проекты тепловозов в России появились в начале XX века. В 1905 г. инженер Н. Г. Кузнецов и полковник А. И. Одинцов выступили в Русском техническом обществе с докладом о проекте тепловоза с электрической передачей, названного ими «локомотив». Первый магистральный тепловоз был создан в СССР в 1924 г. по проекту Якова Модестовича Гаккеля. Идея использования электрической энергии для тяги рельсового транспорта в России была практически осуществлена Федором Аполлоновичем Пироцким, который в 1880 г. В России, несмотря на ряд практических предложений и проектов, электрические локомотивы не производились вплоть до начала электрификации железных дорог, осуществляемой с 1924 г. Первый отечественный магистральный грузовой электровоз ВЛ19 (Владимир Ленин) построен в 1932 г., спроектированный Коломенским заводом совместно с заводом «Динамо». Железнодорожная сеть СССР на 1 января 1938 года по протяженности занимала второе место в мире и составляла 85,1 тыс. км. Основные железнодорожные линии меридионального направления связали Донбасс, Кавказ и Нижнее Поволжье с Москвой, Ленинградом и северными районами страны. В широтном направлении важная роль принадлежала железнодорожным линиям, идущим из Москвы, Ленинграда и Донбасса на Урал и в Среднюю Азию. Большое значение имела Транссибирская магистраль, связавшая районы Урала, Сибири и Дальнего Востока. «Турксиб» обеспечил кратчайший путь из Средней Азии в Сибирь и на Дальний Восток. Но густота сети СССР была невелика. После второй мировой войны железнодорожная сеть СССР стала восстанавливаться, а затем и возрастать. На 1989 год ее общая длина составила 1234,9 тыс. км.

1.3. Станция Палласовка, Приволжская ЖД

Палласовка – это затерявшийся в степи железнодорожный городок, административный центр Палласовского района. Со всех сторон Палласовку окружает степь – необозримая, без единого естественно выросшего дерева, практически и без единого водоема, если не считать извилистой речки Торгун. Климат района засушливый, континентальный. Летом – ровное, как стол, полынное или ковыльное поле, покрытое местами темными пятнами таволги, зимой – снег уносится на запад, так как в степи нет никаких естественных преград. Район протянулся на 170 километров с севера на юг и на 70 километров с запада на восток.

По степям, простирающимся от южных отрогов Уральских гор до северного побережья Каспийского моря, издавна пролегал путь из Азии в Европу. За два столетия до нашей эры по нему промчались на быстрых конях сарматы. В пятом веке ворвались бесчисленные полчища гуннов. Затем прошли кипчаки, их называли на Руси половцами. XIII веке степь между Уралом и Каспием оглашалась воинственными криками татарских орд хана Батыя. Позже в степное Заволжье вторглись торгунские племена киргизо – кайсацкой ветки казахов, часть их приняла оседлый образ жизни – занялась отгонным животноводством, прежде всего, овцеводством. Отсюда и пошли названия реки Торгун ( на которой ныне стоит Палласовка) и села Кайсацкое. В конце XVIII века, императрица Екатерина II решила закрепить за Российской империей, эти немереные земли. Предполагалось заселить их переселенцами из Германии. Немка по происхождению, она хорошо знала цепкость прусской колонизации. В начале XIX века на севере нынешней территории района был основан ряд немецких так называемых « колонок» - Штрасбург (ныне поселок Ромашковский), Шульцы (ныне поселок «Красный Октябрь), Альт - Веймер (Старая Иванцовка) , Ней – Веймер (Новая Иванцовка), Ней – Галки (1860г), которая и положила начало нынешнему городу Палласовка (сейчас это самая восточная часть города).

Новым толчком в развитии района послужила проложенная в 1907 году железная дорога Москва – Астрахань. Так как маломощным паровозам нужно было много воды, на берегу степной речки Торгун поставили водокачку, а рядом с ней построили небольшую железнодорожную станцию местного значения. Водокачка – это самое старое здание района и ныне стоит на территории железнодорожной станции Палласовка.

В память о путешествовавших в XVIII веке в этих степях академиках Санкт – Петербургской Академии наук П.С. Палласе , С.Г. Гмелине, И.И. Лепехине их именами названы расположенные рядом железнодорожные станции: Палласовка, Гмелинка и Лепихинка (последняя – в Саратовской области).

На рубеже XVIII – XIX веков Симон Паллас выдвинул интересную идею о том, что Каспий – это оставшаяся часть более обширного моря, покрывавшего Арало – Каспийскую равнину. В тоже время он заявил, что человеческая жизнь в Заволжских степях практически невозможна. Практика полностью подтвердила правильность первой гипотезы и опровергла вторую. Выводы великого ученого о перспективе использования природных ресурсов Заволжья даны как приговор: земля столь засолена и бесплодна, что непригодна ни для хлеборобства, ни для выпаса скота.

Со времен Палласа почвенные и климатические условия значительно изменились, так как теперь эта местность в общем довольно благоприятна для земледелия и в безлюдной полупустыне вырос современный город, на привокзальной площади которого установлен скульптурный памятник Палласу. Автор – скульптор студии военных художников имени Грекова М.Б. в г. Москве –Таратынов А.М. Памятник установлен в 1989 году.

Еще недавно районный центр Палласовка называли станцией, так как основная часть ее населения работала на железной дороге. Да и сейчас отряд железнодорожников, пожалуй, является одним из самых больших. В состав железнодорожной станции Палласовка входят: крупное тепловозное депо и подменный пункт, где сменяются экипажи тепловозов, грузовых составов и пассажирских поездов. Через станцию Палласовка проходят такие важные пассажирские маршруты, как Москва – Астрахань, Москва – Ташкент.

В Палласовский районном историко – художественном музее размещена уникальная экспозиция, посвященная железнодорожной станции Палласовка. Приведу лишь краткий фрагмент этой экспозиции: «При станции образовался значительный поселок, в котором несколько магазинов, склад земледельческих орудий, четыре паровые мельницы, дающие ежедневно для отправки по железной дороге от 2 до 4-х вагонов муки. Со станции отправляется в год более 6000 пассажиров, а годовой грузооборот станции превышает 1135 тысяч пудов, из которых приходится на отправление около 670 тысяч пудов и на прибытие 565 тысяч пудов. В отправлении преобладают - хлеб в зерне, мука, отруби, рогатый скот, в прибытии - нефтяные продукты, лесные материалы, мануфактура и другие грузы. В полуверсте от станции - немецкая колония Ней-Галка, с населением свыше 2000 душ. На выгоне близ Ней-Галки бывают три довольно значительные скотские ярмарки: 15 августа, 15 октября и в первое воскресенье после. В 12 верстах от станции - большое торговое село Савинка, с населением около 6 тысяч человек. Здесь бывают две значительные ярмарки: с 1 по 15 июня и с 1 по 15 ноября, на которых главным предметом сбыта, служит скот. В Савинке дешевое кумысолечение. Приготовляется кумыс киргизами, а кумысники обыкновенно селятся в крестьянских избах или киргизских кибитках».

В 1921 году был образован Торгунский район, переименованный 15 мая 1923 года в Палласовский район АССРНП (Автономная Советская Социалистическая Республика Немцев Поволжья).

Знаменательные события истории города - годы Великой Отечественной Войны (1941-1945 гг.). С 25 сентября 1942 года по 25 декабря 1943 года станция Палласовка входила в состав действующей армии и относилась к прифронтовой зоне. В те годы из Палласовского района ушли на фронт 13533 человека. Более 3000 человек были награждены орденами и медалями, более 4000 пали смертью храбрых на полях сражений. По железной дороге в суровые дни Сталинградской битвы шли эшелоны на Сталинградский фронт. Железнодорожники узла ст. Палласовка проявляли массовый героизм, мужество и доблесть. Под непрерывными бомбежками они доставляли на фронт вооружение и боеприпасы.

В послевоенные годы начинается подъем экономики Палласовского района и Палласовка становится крупным центром сельскохозяйственного производства. В 1954 году сюда прибыли первоцелинники. К 1958 году в районе уже было распахано 227 тыс. гектаров целинных и залежных земель. Сельское хозяйство развивалось быстрыми темпами. Большие успехи были достигнуты в области животноводства - в районе была выведена новая порода тонкорунных овец – «волгоградская».

30 июня 1967 года Палласовка получила статус города, и рабочий поселок Палласовка преобразовывается в город Палласовка. В настоящее время Палласовский муниципальный район  является самым большим по площади образованием территории Волгоградской области. Административный центр  Палласовского района - город Палласовка, расположен по берегам небольшой мелководной реки Торгун, в 300 км от областного центра. Территория города - 3520 га, население - 16,7 тыс. человек. 

2. Модель действующей паровой турбины

2.1. Изготовление модели

Паровая машина была одним из важнейших изобретений промышленной революции. Паровые двигатели использовались во всех видах применения, включая заводы, шахты, локомотивы и пароходы. Паровые двигатели используют горячий пар из кипящей воды для перемещения поршня (или поршней) вперед и назад. Затем движение поршня использовалось для привода машины или вращения колеса. Чтобы создать пар, большинство паровых двигателей нагревало воду, сжигая уголь. Паровой двигатель способствовал промышленной революции. Паровой двигатель был в значительной степени заменен электричеством и двигателем внутреннего сгорания (бензин и дизель). Некоторые старые паровые двигатели до сих пор используются в старинных локомотивах. Тем не менее, паровая энергия все еще широко используется во всем мире для различных отраслях. Многие современные электростанции используют пар, образующийся при сжигании угля, для производства электроэнергии. Кроме того, атомные электростанции используют пар, вырабатываемый в результате ядерного синтеза, для производства электроэнергии.

Меня очень заинтересовала тема про паровые двигатели, и захотелось сделать прообраз теплового двигателя - простейшую модель паровой турбины.

Технология изготовления модели:

1. Для работы потребуется ненужный бросовый материал: консервная банка, пластиковый скоросшиватель, деталь от детской машинки, шуруп, болт, кусок проволоки;

2.паяльник;

3. клей « Момент», герметик;

4. краски (черная и золотая).

Последовательность изготовления модели:

1. Консервную банку подготовить к работе: отрезать крышку, помыть банку, просушить;

2. проделать в крышке отверстие;

3. в хорошо проветриваемом помещении припаять к отверстию полую металлическую трубочку;

4. с помощью проволоки закрепить шуруп к банке, он станет опорой для турбины;

5. прикрепить к шурупу деталь от детской игрушки (вращающийся винт);

6. из крышки скоросшивателя вырезать лопасти и приклеить их к винту;

7. сделать из металлической пластинки подставку;

8. покрасить изделие красками из баллончика, дать просохнуть.

2.2. Демонстрация работы модели паровой турбины

Паровоз построен вокруг парового двигателя - сложной машины, основанной на простой идее: вы можете сжигать топливо (уголь), чтобы выпустить энергию, хранящуюся внутри него. В паровом двигателе уголь горит в печи и выделяет тепло, которое кипятит воду, как чайник, и образует пар высокого давления. Пар подается через трубу в цилиндр с плотно прилегающим поршнем, который может двигаться. Когда пар расширяется, заполняя цилиндр, он остывает, теряет давление и отдает свою энергию поршню. Поршень толкает колеса локомотива, потом возвращаться обратно, чтобы весь процесс можно было повторить. Пар не является источником энергии: он транспортирует ее, помогает преобразовать энергию, запертую внутри угля, в механическую энергию, которая продвигает поезд.

Демонстрация работы модели паровой турбины

С помощью шприца необходимо залить воду в котел модели, поставить модель на электроплитку. Когда вода в котле закипит, пар будет под давлением вырываться из форсунки и крутить турбину.

Действующая модель паровой турбины готова.

Заключение

Паровоз многие годы был единственной тяговой силой на железных дорогах. Почти 150 лет верой и правдой служил человеку паровой котел, поставленный на колеса, даже для истории - довольно приличный срок. Паровозы, несмотря на технический прогресс и относительную дешевизну использования (дешевый уголь, вода), поэтапно уступали место растущей инфраструктуре повсеместного электричества, и уходили в прошлое. А на их место приходили более мощные и эффективные тепловозы и электровозы. Электрификация железных дорог продолжается. Она и в наши дни остается магистральным направлением технической реконструкции железнодорожного транспорта.

Опыт прошлого в области техники нужно максимально использовать, заставляя работать на будущее. Исследуя развитие любого механизма или машины в исторической и хронологической последовательности, можно установить определенные закономерности и тенденцию развития. В наше время поезда стали не только удобней в плане комфортности, но и быстрее и современней. Многие путешественники отдают предпочтение поездам, т.к. многие из них не уступают своей комфортностью самолётам. Путешествовать в современных поездах - одно удовольствие!

Список использованной литературы

1. История железнодорожного транспорта России (комплект из 2 книг); Иван Федоров - Москва, 2013.

2. История железнодорожного транспорта России. В 2 томах. Том 1. 1836 - 1917; Иван Федоров - Москва, 2013.

3. Тайны железных дорог; Робинс - Москва, 2014.

4. Барковсков, Б.В. Модели железных дорог; М.: Транспорт; Издание 2-е, перераб. и доп. - Москва, 2005.

5. Барковсков, Б.В.; Прохазка, К.; Рагозин, Л.Н. Модели железных дорог; Железнодорожное дело - Москва, 2011.

6. Берлиоз Г. Песня железных дорог, H 110; Книга по Требованию - Москва, 2012.

7. Бернацкий, Л.Н. Сверхмагистраль и сверхмагистрализация железнодорожного транспорта СССР; М.-Л.: Плановое хозяйство - Москва, 2012.

8. Радциг А.А. Влияние железных дорог; Книга по Требованию - Москва, 2012. -

9. Рассел Джесси 2010 год в истории железнодорожного транспорта; Книга по Требованию - Москва, 2013. -

10. ред. Фадеев, Г.М. История железнодорожного транспорта России и СССР; С-Пб-М: МПС - Москва, 2014. -

11. Кадыров А.С., Аманжол Ж.И., Жумабаев Б.С. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА // Современные наукоемкие технологии. – 2015. – № 1-1. –