Детский исследовательский проект "Сердце паровоза"
проект (подготовительная группа)

Муниципальное бюджетное дошкольное образовательное учреждение

«Ужурский детский сад №1 «Росинка»

Всероссийский фестиваль творческих открытий и инициатив «Леонардо»

Секция: инженерная

Вид работы: исследовательский проект

Тема работы: «Сердце паровоза»

Ужур, 2024 г.

Оглавление

1. Введение……………………………………………………………………...2
2. Основная часть………………………………………………………………4

1. История появления поездов…………………………………………….4
2. Развитие поездов………………………………………………………....6
3. Принцип работы паровозов……………………………………………..8
4. Проведение опыта………………………………………………………11

Заключение…………………………………………………………………………12

Список литературы и интернет-ресурсов…………………...................................13

Введение

Когда я был маленьким, на Новый год, Дедушка Мороз принес мне занимательный деревянный конструктор с магнитными креплениями в виде длинного состава поезда. Я очень его полюбил и постоянно им играл. Именно с этого новогоднего подарка у меня возник большой интерес к поездам и всему что с ними связано.

С момента появления первых паровых машин и паровозов, железнодорожный транспорт стал неотъемлемой частью жизни людей, изменив их повседневность и открыв новые горизонты для путешествий и грузоперевозок. В современном мире поезда продолжают эволюционировать, внедряя новые технологии и обеспечивая высокую скорость и комфорт, что делает их актуальными и востребованными.

Я был на экскурсии в Ужурском Депо, где много узнал о поездах, например: какие бывают локомотивы; что обозначают буквы и цифры на вагонах; где и кто обслуживает поезда.

Но однажды у меня возник вопрос: как же устроен паровоз? Почему исчезли паровозы? Почему их больше не видно на наших железных дорогах?

Цель моего исследования: изучение устройства паровоза.

Задачи проекта:

1. Изучить историю появления и развития поездов;
2. Исследовать принципы работы паровоза;
3. Выяснить опытным путем принцип работы двигателя паровоза.

Объект исследования: поезда, паровозы.

Гипотеза: паровозы были вытеснены конкурентами – тепловозами и электровозами.

Проблемный вопрос: почему исчезли паровозы?

Ресурсы: время на исследование, доступ к библиотеке и интернету, мультфильмы и документальные фильмы по теме, материалы для приготовления презентации, материалы для опыта.

Я с самого раннего возраста хотел узнать о поездах всё и даже больше! Моя исследовательская работа направлена на то, чтобы восполнить все пробелы, а еще, поделиться своими знаниями с моими друзьями, ведь они с удовольствием слушают мои рассказы о том, что я нового узнал о поездах и мы с ними всегда с интересом в них играем. С Викторией Анатольевной мы решили, что важной частью моей исследовательской работы станет изучение истории развития поездов, что позволит мне и моим друзьям понять, как и почему возникли первые паровые машины, и как развивались технологии на протяжении длительного времени.

Кроме того, мне очень интересно познакомиться с современными видами поездов, такими, как японский «Синкансен», который стал символом высоких технологий и скорости. Ведь ранее я даже не знал о существовании такого поезда. Благодаря моему исследованию, я смог узнать о различных типах поездов, их особенностях, что помогло нам сформировать более полное представление о железнодорожном транспорте.

2. Основная часть

2.1 История появления поездов

        Итак, свое исследование я начал с изучения литературы и интернет-ресурсов. И вот что я там нашел.

Более двухсот лет назад, человеческая цивилизация изменилась благодаря созданию поезда. Это удивительное изобретение изменило всю промышленность, дало толчок распространению человечества и повлияло на способы путешествия.

Первый поезд.

История поездов началась в начале 19 века, когда Джордж Стефенсон изобрел первый паровой поезд, который был назван "Рокет". Этот поезд был создан для использования на первой железной дороге в Великобритании, которая соединяла город Манчестер с портом Ливерпуль.

Паровоз "Рокет" - это исторический объект, ставший важным этапом в развитии железнодорожного транспорта. Его создание сыграло ключевую роль в начале новой эры транспорта и принесло огромный вклад в экономическое развитие.

Паровоз.

Первый паровоз "Рокет" был создан в 1829 году в Великобритании. Он был создан для участия в соревновании паровозов, которое проводилось на расстоянии 60 миль между Ливерпулем и Манчестером. Паровоз "Рокет" был оборудован паровым двигателем, который использовал уголь в качестве топлива. Он также имел уникальную систему торможения и передачи, которые обеспечивали ему лучшую маневренность и скорость.
"Рокет" победил в соревновании, проехав расстояние в 36 миль всего за 1 час и 53 минуты. Это был огромный успех для Стефенсона и его команды, а также для железнодорожной индустрии и экономики страны в целом. Паровоз "Рокет" стал первым в мире паровозом, который был использован на пассажирских и грузовых поездах.

Первые паровые поезда были очень медленными и неудобными. Однако, они были революционным изобретением, которое изменило мир. Вскоре железнодорожные пути были проложены по всей Европе, Северной Америке и других частях мира, а поезда стали основным средством транспорта для людей и грузов. (1)

В России первые шаги в этой области сделали Ефим и Мирон Черепановы, которые начали работу над первым отечественным паровозом в 1830 году, создав транспортное средство, способное поднять вес до 50 тонн [4]. Их изобретение обозначило начало активной работы над железнодорожным транспортом в стране, которая быстро охватывала все большие территории.

2.2 Развитие поездов

Скоростной поезд.

Со временем поезда стали быстрее и комфортнее. В конце 19 века были созданы электрические поезда, которые двигались без использования пара и были гораздо более быстрыми и тихими. Эти поезда применялись в городских транспортных сетях и стали популярными во многих странах.

В начале 20 века были созданы первые дизельные поезда, которые были еще более быстрыми и экономичными, чем электрические и паровые. Эти поезда использовались для перевозки пассажиров и грузов на дальние расстояния. Со временем, дизельные поезда стали стандартом для междугородних перевозок во многих странах.

В середине 20 века были созданы высокоскоростные поезда, такие как японский "Синкансен" и французский "ТГВ". Эти поезда могли развивать скорость более 300 км/ч и сократили время путешествия между городами в несколько раз.

Сегодня, поезда продолжают развиваться и улучшаться. Создаются новые технологии, которые позволяют создавать еще более быстрые, экономичные и безопасные поезда. Некоторые страны уже начали использовать магнитные поезда, которые могут развивать скорость более 600 км/ч.

2.3 Принцип работы паровозов

В этой части моего исследования я решил изучить работу паровоза и почему люди больше не используют их.

Паровоз — это не просто машина, это символ целой эпохи, живое воплощение мощи пара и инженерной мысли. В отличие от современных электропоездов, безмолвно скользящих по рельсам, паровоз живет и дышит, наполняя воздух шумом работающих механизмов и облаками дыма.

Сердцем паровоза является, конечно же, паровая машина. Именно она превращает энергию пара в механическую силу, приводящую в движение многотонную махину.

Представьте себе огромный котел, установленный на раме. В топке котла, расположенной в его нижней части, беспрерывно горит огонь, жадно поглощая уголь, нефть или дрова - основные виды топлива, используемые в паровозах.

Пламя нагревает воду, заполняющую котел, до кипения. Образующийся при этом пар, находящийся под высоким давлением, устремляется в цилиндры паровой машины.

Внутри цилиндров находятся поршни, которые под воздействием давления пара совершают возвратно-поступательные движения. Эти движения передаются на колеса паровоза посредством сложной системы рычагов, шатунов и кривошипов, называемой кривошипно-шатунным механизмом.

Таким образом, энергия сгорания топлива преобразуется в кинетическую энергию поездов.

А еще, оказывается, паровозы могут дышать!

Я внимательно изучил внешний вид паровоза и  сразу заметил, что паровоз украшен не одной, а несколькими трубами. Каждая из них играет свою роль в сложной симфонии пара и огня.

• Дымовая труба, как следует из названия, служит для отвода дыма, образующегося при сгорании топлива. Она обеспечивает необходимую тягу в топке, способствуя более эффективному горению.
• Паровыпускные трубы предназначены для выпуска отработанного пара из цилиндров паровой машины. Именно эти трубы создают характерный звук «чух-чух-чух», ассоциирующийся у нас с паровозами с самого раннего детства.

А еще паровозы могли издавать различные звуковые сигналы.

Паровоз — машина не только мощная, но и весьма «разговорчивая». Для подачи звуковых сигналов, предупреждающих об опасности или оповещающих о своем приближении, он использует целый арсенал устройств:

• Паровозный свисток — пожалуй, самый известный звук, ассоциирующийся с паровозами. Пронзительный свист, разрывающий тишину, был неотъемлемым атрибутом железнодорожных путешествий прошлого.
• Тифон — устройство, издающее мощный гудок низкого тона. Его использовали для подачи сигналов на большие расстояния, а также для оповещения о воздушной тревоге.
• Духовые рожки, сирены, ручные свистки  -  эти устройства применялись для подачи различных сигналов на станциях и перегонах.

Так же я изучил, чем же заправляли паровозы - это уголь, вода и необходимая всем паровозам гидроколонка.

Для поддержания работы паровой машины паровозу требовалось не только топливо, но и вода. Запасы угля хранились в специальном вагоне - тендере, который цеплялся к паровозу.

А вот для заправки водой использовались специальные сооружения — гидроколонки. Эти внушительные сооружения, напоминающие водонапорные башни, были неотъемлемой частью железнодорожной инфраструктуры. С помощью системы труб и мощных насосов гидроколонка быстро наполняла тендер паровоза необходимым количеством воды.

А кто же управлял паровозом?

Управление паровозом - настоящее искусство, требующее от машиниста не только знаний и опыта, но и особого чутья. Ведь паровоз - это не автомобиль, его нельзя остановить одним нажатием педали тормоза.

Машинист должен был умело регулировать подачу пара в цилиндры, контролировать уровень воды в котле, следить за давлением и температурой. От его мастерства зависела не только скорость движения, но и безопасность пассажиров.

2.4 Проведение опыта

Изучив историю создания и развития поездов, меня больше всего заинтересовал принцип работы паровозов.

Я задал вопрос папе, а как же работает паровоз? На что он мне ответил: «Ответ на твой вопрос в самом названии». Я, не долго подумав, понял: пар, везет.

Но мне стало ещё больше не понятно: как же пар может двигать многотонную машину?

И папа решил показать мне наглядно, как же это происходит, изначально предупредив, что это очень опасно и мне нельзя делать этот опыт самостоятельно.

Итак, мы взяли емкость, наполнили ее водой и поставили на огонь. Вода в ёмкости начала нагреваться, затем закипела. Над емкостью мы закрепили вертушку, которая имеет лопасти. После закипания воды, пар начал подниматься над емкостью вверх, где была закреплена вертушка, и я увидел, как пар заставил двигаться лопасти вертушки. Я был в полном восторге от этого! Ведь пар, кажется очень легким, но, оказывается, он очень сильный!

Именно так и работает двигатель паровоза.

Заключение

        Изучив литературу и интернет-ресурсы, я узнал историю возникновения и развития поездов. Познакомился с принципами работы паровоза. Исследовал опытным путем, как же работает паровоз.

        Подводя итоги своего исследования, я сделал вывод: паровозы требовали не мало усилий для своего движения, ведь топливо в топке должно было непрерывно гореть, чтоб скорость паровоза не падала. Да и запасы воды нужно было постоянно пополнять. При этом, двигались они медленнее современного транспорта, и были очень шумными. Именно поэтому, людям пришлось отказаться от использования паровозов. Их заменили мощные тепловозы и электровозы, которые двигаются с помощью дизельного топлива и электричества.

Но паровозы сыграли огромную роль в истории человечества. Они стали символом промышленной революции, связали между собой города и континенты, открыли новые горизонты для путешествий и торговли. И хотя сегодня паровозы уступили место более современным видам транспорта, они навсегда останутся в нашей памяти как символ мощи, прогресса и романтики далеких странствий.

Список литературы и интернет-ресурсов:

1. История появления поездов. https://dzen.ru/a/zeq1gahqxlo3 

2. Кто изобрел первый паровоз в мире и в России? https://www.techcult.ru/technics/2731-kto-izobrel-parovoz 

3. Что двигает паровоз. https://telegra.ph/CHto-dvigaet-parovoz--Magiya-para-puteshestvie-v-serdce-parovoza-08-30

4. «Век паровозов», Б. Алмазов, Качели, 2016

5. «Поезд», В. Малов, АСТ, 2017