Паровой двигатель напоминает чайник с крышкой, которая поднимается и опускается, оставаясь на месте. Многие инженеры пытались создать паровой двигатель, но не могли разрешить определенные проблемы. В некоторых случаях пар находился под слишком высоким давлением, чтобы совершать работу, что приводило к взрыву котлов. В других случаях на подогрев воды затрачивалось слишком много топлива и т.д.Первому решить эти проблемы удалось Джеймсу Уатту. Он изобрел паровой двигатель, в котором сила выделяющегося пара подавалась непосредственно на поршень во время его хода. В созданном им двигателе поршень поднимался в цилиндре под давлением пара, а затем под действием силы тяжести опускался в исходное положение. Такой двигатель получил название – двигателя одностороннего действия. Позже Уатт изобрел дополнительную часть двигателя — конденсатор. Это была полая емкость, которая соединялась с цилиндром трубами и клапанами. Пар поступал в нее и конденсировался снова в воду, что уменьшало затраты воды.И третье усовершенствование, внедренное Уаттом, сводится к тому, что он нашел для движения поршня таким образом, чтобы пар толкал его то в одну, то в другую стороны. В этом случае поршень совершает под действием пара полезную работу, двигаясь и вверх, и вниз. Паровой двигатель с таким принципом работы называли — двигателем двойного действия.
Движение на обоих участках было равномерным, поэтому найти время \(t_1\) и \(t_2\) не составит труда.
\[\left\{ \begin{gathered}
{t_1} = \frac{{{S_1}}}{{{\upsilon _1}}} \hfill \\
{t_2} = \frac{{{S_2}}}{{{\upsilon _2}}} \hfill \\
\end{gathered} \right.\]
Так как участки равны по величине \(S_1=S_2=\frac{1}{2}S\), и скорость на первой участке больше скорости на втором в два раза \(\upsilon_1=2\upsilon_2\), то:
Многие инженеры пытались создать паровой двигатель, но не могли разрешить определенные проблемы. В некоторых случаях пар находился под слишком высоким давлением, чтобы совершать работу, что приводило к взрыву котлов. В других случаях на подогрев воды затрачивалось слишком много топлива и т.д.Первому решить эти проблемы удалось Джеймсу Уатту. Он изобрел паровой двигатель, в котором сила выделяющегося пара подавалась непосредственно на поршень во время его хода. В созданном им двигателе поршень поднимался в цилиндре под давлением пара, а затем под действием силы тяжести опускался в исходное положение. Такой двигатель получил название – двигателя одностороннего действия. Позже Уатт изобрел дополнительную часть двигателя — конденсатор. Это была полая емкость, которая соединялась с цилиндром трубами и клапанами. Пар поступал в нее и конденсировался снова в воду, что уменьшало затраты воды.И третье усовершенствование, внедренное Уаттом, сводится к тому, что он нашел для
движения поршня таким образом, чтобы пар толкал его то в одну, то в другую стороны. В этом случае поршень совершает под действием пара полезную работу, двигаясь и вверх, и вниз. Паровой двигатель с таким принципом работы называли — двигателем двойного действия.
Среднюю скорость катера можно сосчитать по формуле:
\[{\upsilon _{ср}} = \frac{{{S_1} + {S_2}}}{{{t_1} + {t_2}}}\]
Движение на обоих участках было равномерным, поэтому найти время \(t_1\) и \(t_2\) не составит труда.
\[\left\{ \begin{gathered}
{t_1} = \frac{{{S_1}}}{{{\upsilon _1}}} \hfill \\
{t_2} = \frac{{{S_2}}}{{{\upsilon _2}}} \hfill \\
\end{gathered} \right.\]
Так как участки равны по величине \(S_1=S_2=\frac{1}{2}S\), и скорость на первой участке больше скорости на втором в два раза \(\upsilon_1=2\upsilon_2\), то:
\[\left\{ \begin{gathered}
{t_1} = \frac{S}{{2{\upsilon _1}}} = \frac{S}{{4{\upsilon _2}}} \hfill \\
{t_2} = \frac{S}{{2{\upsilon _2}}} \hfill \\
\end{gathered} \right.\]
Подставим выражения для времен \(t_1\) и \(t_2\) в формулу средней скорости.
\[{\upsilon _{ср}} = \frac{S}{{\frac{S}{{4{\upsilon _2}}} + \frac{S}{{2{\upsilon _2 = \frac{S}{{\frac{{3S}}{{4{\upsilon _2 = \frac{{S \cdot 4{\upsilon _2}}}{{3S}} = \frac{{4{\upsilon _2}}}{3}\]
Значит необходимая нам скорость \(\upsilon_2\) определяется по такой формуле.