イギリスとアメリカの産業革命の大部分は、蒸気力が原動力でした。それは世界の多くの地域で輸送と工業化の両方の拡大を推進しながら、1800年代後半までに商業蒸気船と鉄道の乗客の手の届くところに80日間で世界一周旅行をもたらした。
理解
するGrand Ageのような巡礼や教育旅行はAge of Steamの前に確立されましたが、旅行を喜ばせ、レクリエーション観光を可能にしたのは蒸気機関車でした。大陸、そして世界中を旅する最も裕福な人たち。グランドオールドホテルは通常その歴史を蒸気の時代まで遡ります。
ほとんどの往復動蒸気機関は、特に第二次世界大戦後の数十年間に、20世紀の間に内燃機関または電気モーターに取って代わられました。広く普及したディーゼル化または既存の鉄道サービスの電化および高速道路による鉄道旅行の置き換えの両方により、蒸気機関車の数は急激に減少した。蒸気タービンは、発電などのいくつかの用途で一般的に使用され続けている。蒸気機関車は事実上あらゆる燃料で走ることができるために西側諸国でさえ長い間予備に保持されていたが、それらの多くは愛好家に売られるかまたは2000年代と2010年代に廃棄された。
蒸気機関
初期の実験
記録された初歩的な蒸気で動く「エンジン」は、1世紀にローマ・エジプトの数学者でエンジニアのアレクサンドリアの英雄によって記述された空中脂質でした。その後の数世紀において、知られている数少ない蒸気動力の「エンジン」は、アオリピレのように、蒸気の性質を実証するために本発明者らによって使用された本質的に実験的な装置であった。基本的な蒸気タービン装置は、1551年にオスマン帝国のTaqi al-Dinによって、そして1629年にイタリアのGiovanni Brancaによって記述されました。ユグノー難民であるデニス・パピンは1679年にスチームダイジェスターでいくつかの有用な仕事をし、1690年に最初に体重を増やすためにピストンを使用した。
ポンプエンジン
最初の商用蒸気駆動装置は、1698年にThomas Saveryによって開発されたウォーターポンプでした。それは凝縮水蒸気を使って真空を作り、それが下から水を持ち上げ、それから水蒸気圧を使ってそれをより高く上げた。より大きなモデルは問題がありましたが、小さなエンジンは効果的でした。彼らは限られたリフト高さを持っていて、ボイラー爆発を起こしがちでした。Saveryのエンジンは、鉱山、ポンプ場、繊維機械を動かす水車への水の供給に使用されていました。Saveryエンジンは低コストでした。1751年に公開されたPhilosophical TransactionsのJohn Smeatonによって記述されているように、Bento de Moura PortugalはSaveryの構造の改良を「それが機能するようにするために」導入した。それは18世紀後半まで製造され続けた。1つのエンジンはまだ1820年に作動していることが知られていました。
ピストン蒸気機関
機械に連続動力を伝達することができる最初の商業的に成功した機関は、1712年頃にThomas Newcomenによって発明された大気機関機関でした。それは、Papinによって提案されたピストンを使って、Saveryの蒸気ポンプを改良しました。ニューコメンのエンジンは比較的非効率的で、主に水を汲み上げるために使用されていました。それはシリンダー内のピストンの下で蒸気を凝縮することによって部分的な真空を作り出すことによって働きました。これは、これまで不可能であった深さでの鉱山作業の排水、および適切な「頭」から離れた工場で水車を運転するための再利用可能な水を供給するために採用されました。ホイールの上を通過した水は、ホイールの上の貯蔵タンクに汲み上げられました。
1720年、Jacob Leupoldは2気筒の高圧蒸気機関を発表した。本発明は彼の主要な作品 “Theatri Machinarum Hydraularum”に掲載された。エンジンは2つの重いピストンを使ってウォーターポンプに動きを与えました。各ピストンは蒸気圧によって上昇し、重力によってその元の位置に戻った。２つのピストンは蒸気ボイラーに直接接続された共通の四方回転弁を共有した。
次の大きなステップは、James WattがNewcomenのエンジンの改良版を別のコンデンサー付きで開発した（1763-1775）ときに起こりました。BoultonとWattの初期のエンジンは、John SmeatonのNewcomenの改良版の半分の石炭を使用していました。NewcomenとWattの初期のエンジンは「大気」でした。それらは、膨張する蒸気の圧力ではなく、蒸気を凝縮させることによって生成された部分真空にピストンを押し込む空気圧によって動力を与えられた。エンジンシリンダは、それらに作用する唯一の使用可能な力が大気圧であるため、大きくなければならなかった。
ワットはさらにエンジンを開発し、機械を駆動するのに適した回転運動を提供するようにそれを修正しました。これにより、工場を河川から遠ざけることが可能になり、産業革命のスピードが加速しました。
高圧エンジン高圧
の意味は、周囲温度を超える実際の値とともに、その用語が使用された時代によって異なります。Van Reimsdijkという用語の初期の使用では、有用な仕事を実行することを可能にするために真空に頼ることなくそれが大気に排出されることができるほど十分に高い圧力にある蒸気を指す。ユーイング1894年、p。22は、ワットの凝縮エンジンが当時、同じ期間の高圧の非凝縮エンジンと比較して低圧として知られていたと述べています。
ワットの特許は他の人が高圧および複合エンジンを製造するのを妨げた。ワットの特許が1800年に期限切れになった直後に、1801年にリチャードトレビティックとオリバーエヴァンスが高圧蒸気を使ったエンジンを発表しました。Trevithickは1802年に彼の高圧エンジンの特許を取得しました、そしてエバンスはそれ以前にいくつかの実用的なモデルを作りました。これらは以前のエンジンよりも与えられたシリンダーサイズに対してはるかに強力であり、輸送用途には十分小さくすることができた。その後、技術開発および製造技術の改善（動力源として蒸気機関の採用により部分的にもたらされた）は、意図する用途に応じて、より小さく、より速く、またはより強力であり得るより効率的な機関の設計をもたらした。
コーニッシュのエンジンは1810年代にトレビシックと他の人によって開発されました。高圧の蒸気を膨張的に使用した後、低圧の蒸気を凝縮して比較的効率的にしたのは、複合サイクルエンジンでした。コーニッシュのエンジンは、サイクルを通して不規則な動きとトルクを持っていました、それを主にポンピングに制限しました。コーニッシュのエンジンは、19世紀後半まで鉱山や水道に使用されていました。
水平型定置式エンジン
初期の定置式蒸気エンジン製造業者は、水平型シリンダは過度の摩耗を受けると考えていました。そのため、エンジンはピストン軸が垂直になるように配置されていました。やがて水平配置がより一般的になり、コンパクトで強力なエンジンを狭いスペースに取り付けることが可能になりました。
横型エンジンの頂点は、1849年に特許を取得したCorliss社の蒸気エンジンでした。これは、独立した蒸気導入および排気バルブと自動可変蒸気カットオフを備えた4バルブ向流エンジンでした。CorlissがRumfordメダルを授与されたとき、委員会は「ワットの時以来、誰の発明も蒸気機関の効率をそれほど高めなかった」と言った。30％少ない蒸気を使用することに加えて、それは可変的な蒸気カットオフのためにより均一な速度を提供し、それを製造、特に綿紡糸に非常に適したものにする。
路上走行車
最初の実験的な道路走行用蒸気動力車は18世紀後半に建設されましたが、1800年頃にRichard Trevithickが高圧蒸気の使用を開発した後で初めて、実用的な命題となりました。19世紀前半には蒸気機関車の設計が大きく進歩し、1850年代には商業ベースでそれらを生産することが実行可能になりました。この進歩は、道路上での蒸気動力車の使用を制限または禁止する法律によって抑制された。自動車技術の改良は1860年代から1920年代まで続いた。蒸気道路車両は多くの用途に使用されていた。20世紀になると、内燃エンジン技術の急速な発展により、商業ベースでの自動車の推進源としての蒸気エンジンが消滅しました。第二次世界大戦を超えて使用されているものは比較的少ない。これらの乗り物の多くは保存のために愛好家によって獲得されました、そして、多くの例はまだ存在しています。1960年代にカリフォルニアでの大気汚染問題は汚染を減らすための可能な手段として蒸気動力車の開発と研究に短い関心を引き起こしました。蒸気愛好家の興味から離れて、時折のレプリカ車、そして実験的な技術蒸気機関車は現在生産されていません。1960年代にカリフォルニアでの大気汚染問題は汚染を減らすための可能な手段として蒸気動力車の開発と研究に短い関心を引き起こしました。蒸気愛好家の興味から離れて、時折のレプリカ車、そして実験的な技術蒸気機関車は現在生産されていません。1960年代にカリフォルニアでの大気汚染問題は汚染を減らすための可能な手段として蒸気動力車の開発と研究に短い関心を引き起こしました。蒸気愛好家の興味から離れて、時折のレプリカ車、そして実験的な技術蒸気機関車は現在生産されていません。
マリンエンジン
19世紀の終わり頃には、コンパウンドエンジンが広く使用されるようになりました。複合エンジンは、減圧下でより大きな容量に対応するために、連続してより大きなシリンダに蒸気を排出し、効率を改善しました。これらの段階は膨張と呼ばれ、特に積載重量を減らすために効率が重要である海運では、2倍および3倍膨張エンジンが一般的でした。蒸気タービン、電気モーターおよび内燃機関の設計の進歩が次第に往復（ピストン）蒸気機関の置き換えをもたらし、20世紀に出荷されるまで、蒸気機関は20世紀初頭まで支配的な動力源であり続けた。蒸気タービンに頼る。
蒸気機関車蒸気機関
の開発が18世紀を通して進歩するにつれて、道路や鉄道での使用にそれらを適用するために様々な試みがなされました。1784年、スコットランドの発明者であるウィリアムマードックは、蒸気機関車の試作車を製作しました。蒸気鉄道機関車の初期の実用的なモデルは、おそらく1780年代か1790年代の間にアメリカで蒸気船のパイオニア、ジョン・フィッチによって設計され、造られました。彼の蒸気機関車はレールやトラックで案内された内刃付きホイールを使用していました。
最初の本格的な実用鉄道蒸気機関車はイギリスのRichard Trevithickによって建設され、1804年2月21日、世界初の鉄道旅行が行われました。Trevithickの無名蒸気機関車はPen-y-darrenから路面電車に沿って列車を運びました。南ウェールズのアバシノンからマーサーティドビル近くの製鉄所。この設計には、エンジンの重量を減らして効率を向上させる高圧蒸気の使用を含む、いくつかの重要な革新が組み込まれています。トレビシックは1804年後半にニューカッスル地域を訪問し、北東イングランドの炭鉱鉄道が蒸気機関車の実験と開発の中心地となりました。
わずか4年後、マシュー・マレーによる成功した2気筒機関車のサラマンカは、エッジレールのラック＆ピニオンのミドルトン鉄道で使用されました。1825年にジョージスティーブンソンはストックトンとダーリントン鉄道のためのロコモーションを建設しました。これは世界で最初の公共の蒸気機関車であり、それから1829年に、彼は入ったとロヒル裁判に勝ったロケットを建設しました。リバプールとマンチェスター鉄道は1830年に開業し、旅客列車と貨物列車の両方に蒸気力を使用しました。
蒸気機関車は、20世紀後半まで中国や旧東ドイツ（DRクラス52.80が製造されていた）などの場所で製造され続けました。
蒸気タービン
蒸気エンジン設計の最後の大きな進歩は、19世紀後半に始まった蒸気タービンの使用でした。蒸気タービンは一般に往復ピストン型蒸気機関より効率が良く（数百馬力以上の出力に対して）、可動部分が少なく、そしてコネクティングロッドシステムまたは同様の手段を介する代わりに直接回転力を提供する。蒸気タービンは、効率、発電機の運転に適した高速度、および円滑な回転が有利である20世紀初頭の発電所のレシプロエンジンを事実上置き換えました。今日、ほとんどの電力は蒸気タービンによって供給されています。米国では、電力の90％がさまざまな熱源を使用してこの方法で生産されています。
現在の開発
往復動蒸気機関はもはや商業的に広く使用されているわけではないが、内燃機関に代わるものとして様々な会社が機関の可能性を探求または利用している。スウェーデンのEnergiprojekt AB社は、蒸気の力を利用するために現代の材料を使用することにおいて進歩を遂げました。Energiprojektの蒸気機関の効率は、高圧機関で約27〜30％に達します。過熱水蒸気を使用するシングルステップの5気筒エンジン（コンパウンドなし）で、燃費は約1 kmです。1 kWhあたり4 kg（8.8ポンド）の蒸気。
蒸気
機関車最後の蒸気機関車が数十年前に起こった場所で蒸気は懐かしさや「古き良き時代」への憧れと見られていますが、多くの発展途上国や新興経済国は「後方」と恥ずかしさとして蒸気機関車の継続的存在を見ています。最後の公式蒸気機関車が撤退された後、西ドイツはメインラインで蒸気の次に合計禁止をしました。今日、いくつかの国でも同様の態度が普及しています。そうは言っても、限界または他の方法で放棄された線上では、蒸気がまだ頻繁に見られることになっており、蒸気機関車が「通常の」ディーゼル列車と比較して作動するとき時々チケットに追加料金さえある。
汽船、船、ボート
第二次世界大戦後の時代に民間航空機が広く採用される前は、強力な定期船が航海を続けていました。その日の億万長者を輸送することを争うRMSタイタニック時代のロイヤルメール船は、スピードと贅沢の両方で積極的に競いました。
ミシシッピなどの内陸河川では、独特のパドルホイールのスチームボートがかつては一般的でした。歴史的な修復物として、あるいはレプリカとして、正確さを変えた模造品としても動作するものもあります。
カナダ
RMS Segwun、Gravenhurstは、完全に操業再開された蒸気船です。1887年に建てられ、彼女はもともとMuskokaコテージに行楽客を輸送し、貨物と郵便を配達しました。
PS Trillium、トロントは、1910 – 1957年のトロント諸島フェリーとしての役割を果たしたサイドホイールパドルスチーマーです。彼女は復元され、1976年にトロント島フェリーシステムで就役しました。
イングランドイングランド
湖水地方のウィンダミアでは、小型の蒸気船が数隻運航し続けています。
スコットランドの
汽船サーウォルタースコット、トロサックス桟橋、カトリーヌ湖、By Callander、スターリング。
PSウェイバリーは世界で最後の外航パドルスチーマーです。1946年に建てられ、彼女は長年クライドのファースに出航しました。復帰以来、ウェイバリーは夏の間定期的に遠足を行ってきました。ほとんどがクライドから出航していますが、西海岸やスコットランドのヘブリディーズ諸島、そしてブリストル海峡、テムズ川、そしてイギリスの南海岸への旅行もあります。
アメリカ合衆国
ケンタッキー州ルイビルにあるルイビルのベルは、ミシシッピ川スタイルで最も歴史のある蒸気船であり、国定歴史的建造物です。
Ticonderoga、Shelburne（バーモント州）は1969年までChamplain湖のフェリーとして使用されていたパドルスチーマーです。
静的蒸気機関
産業用の蒸気動力の最も初期の用途は（もともと鉱山からの）揚水であったが、大型蒸気機関は後に繊維から給水までのあらゆる種類の産業機械の原動力となる。いくつかの都市（小樽日本、バンクーバーカナダ、セントヘリアジャージーを含む）は、村のどこかの中心的なランドマークとして、蒸気駆動式時計（または蒸気駆動式笛を作動させる時計）を作動させると主張しています。
1970年代に修復された元蒸気機関水ポンプ場、カナダポンプハウスと蒸気博物館、キングストン（オンタリオ州）
イギリス
キューブリッジ、蒸気博物館。
ボルトン蒸気博物館。
Forncett工業用蒸気博物館、Forncett St Mary、ノーフォーク、イギリスNR16 1JJ、☏+44 1508 488277、✉[email protected]。
シドニーのオーストラリアのコカトゥー島には、以前は船に積載されていた作業用の蒸気クレーンがあります。
カルーセル、ギャロパー、遊園地用備品
オランダの
蒸気カルーセル、エフテリング。
イングランド
・カーターズはツーリング遊園地で、ビンテージ機器（特にそのギャロパーズ）のいくつかは蒸気で動いています。ツアースケジュールに基づいて季節ごとに運営されているため、会場は異なります。
牽引エンジンと蒸気自動車
イギリスの
Hollycombe蒸気コレクション
安全性
蒸気エンジンは、大量の潜在的エネルギーを含む圧力容器であるボイラーおよび他の部品を所有しています。蒸気の逃避やボイラーの爆発（通常はBLEVE）は過去に重大な人命の損失を引き起こす可能性があります。規格の違いは国によって異なりますが、安全性を確保するために厳格な法律、テスト、トレーニング、製造上の注意、操作、および認証が適用されます。
障害モードには次のものがあります。
ボイラー内の過圧は、ボイラー
内の水の量が不十分で、過熱を引き起こし
、また、
不適切な建設または維持管理のためにボイラーの汚水供給圧力容器の故障を使用する河川船において、局所的なホットスポットを引き起こすスケールの堆積を引き起こす。
やけどの原因となる配管/ボイラーからの蒸気の漏出
蒸気機関は、ボイラー内の圧力が高くなりすぎないようにするために、2つの独立したメカニズムを頻繁に備えています。1つはユーザーが調整できますが、2つ目は通常、最終的なフェイルセーフとして設計されています。そのような安全弁は伝統的にボイラーの頂部のプラグ弁を拘束するために単純なレバーを使用していた。レバーの一端には、蒸気圧に抗して弁を拘束するおもりまたはばねが付いていました。初期のバルブはエンジンドライバーによって調整される可能性があり、ドライバーがより大きな蒸気圧とエンジンからのより多くの出力を可能にするためにバルブを締めたときに多くの事故につながります。より最近のタイプの安全弁は調節可能なバネ仕掛けの弁を使用しており、それは違法にシールが破られない限り操作者がその調節をいじめることができないようにロックされている。この配置はかなり安全です。
鉛可融性プラグがボイラーの火室の王冠にあるかもしれません。火室冠の温度が著しく上昇するように水位が下がると、鉛が溶けて蒸気が逃げ、オペレーターに警告し、手動で火を消すことができます。最小のボイラーを除いて、蒸気の逃避は火を弱めることにほとんど影響を及ぼさない。プラグの面積も小さすぎるため、蒸気圧を大幅に下げることができず、ボイラーの圧力が低下します。もしそれらがもっと大きければ、逃げる蒸気の量はそれ自身乗組員を危険にさらすだろう。