Uniflow steam engine
একমুখী বাষ্প ইঞ্জিনে এমন বাষ্প ব্যবহার করা হয় যা সিলিন্ডারের প্রতিটি অর্ধেকের মধ্যে কেবল এক দিকে প্রবাহিত হয়। সিলিন্ডার বরাবর তাপমাত্রার ঢাল থাকার ফলে তাপীয় দক্ষতা বৃদ্ধি পায়। বাষ্প সর্বদা সিলিন্ডারের গরম প্রান্তে প্রবেশ করে এবং শীতল কেন্দ্রের বন্দরগুলির মধ্য দিয়ে নিষ্কাশিত হয়। এর মাধ্যমে, সিলিন্ডারের দেয়ালের আপেক্ষিক উত্তাপ এবং শীতলকরণ হ্রাস পায়। নকশার বিশদ বিবরণ বাষ্প প্রবেশ সাধারণত পপেট ভালভ দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয় (যা অভ্যন্তরীণ জ্বলন ইঞ্জিনে ব্যবহৃত ভালভের মতো কাজ করে) যা একটি ক্যামশ্যাফ্ট দ্বারা পরিচালিত হয়। ইনলেট ভালভগুলি বাষ্প গ্রহণের জন্য খোলা থাকে যখন স্ট্রোকের শুরুতে ন্যূনতম সম্প্রসারণ ভলিউম পৌঁছে যায়। ক্র্যাঙ্ক চক্রের একটি সময়ের জন্য, বাষ্প ভর্তি করা হয় এবং পপেট প্রবেশদ্বারটি বন্ধ করা হয়, যার ফলে স্ট্রোকের সময় বাষ্পের ক্রমাগত সম্প্রসারণ ঘটে, যা পিস্টনকে চালিত করে। স্ট্রোকের শেষের দিকে, পিস্টন সিলিন্ডারের কেন্দ্রের চারপাশে রেডিয়ালভাবে মাউন্ট করা নিষ্কাশন বন্দরগুলির একটি বলয় উন্মোচন করবে। এই বন্দরগুলি একটি ম্যানিফোল্ড এবং পাইপিং দ্বারা কনডেনসারের সাথে সংযুক্ত থাকে, যা বায়ুমণ্ডলের নীচের চেম্বারে চাপ কমিয়ে দ্রুত ক্লান্তির সৃষ্টি করে। ক্র্যাঙ্কের ক্রমাগত ঘূর্ণন পিস্টনকে চালিত করে। অ্যানিমেশন থেকে, একটি ইউনিফ্লো ইঞ্জিনের বৈশিষ্ট্যগুলি দেখা যায়, সিলিন্ডারের দৈর্ঘ্যের প্রায় অর্ধেক দৈর্ঘ্যের একটি বড় পিস্টন, উভয় প্রান্তে পপেট ইনলেট ভালভ, একটি ক্যামশ্যাফ্ট (যার গতি ড্রাইভশাফ্ট থেকে উদ্ভূত হয়) এবং নিষ্কাশন বন্দরের একটি কেন্দ্রীয় বলয়। সুবিধা ইউনিফ্লো ইঞ্জিনগুলি কার্যকরী সিলিন্ডারের গরম প্রান্ত জুড়ে প্রবাহিত তুলনামূলকভাবে শীতল নিষ্কাশন বাষ্প এবং নিষ্কাশন স্ট্রোকের সময় প্রচলিত "পাল্টা প্রবাহ" বাষ্প ইঞ্জিনের বাষ্প বন্দরগুলি ছাড়াই একক সিলিন্ডারে বৃহত্তর সম্প্রসারণের অনুমতি দেয়। এই অবস্থাটি উচ্চ তাপীয় দক্ষতার অনুমতি দেয়। নিষ্কাশন বন্দরগুলি পিস্টন স্ট্রোকের একটি ছোট অংশের জন্য খোলা থাকে, পিস্টন সিলিন্ডারের প্রবেশ প্রান্তের দিকে যাত্রা শুরু করার ঠিক পরেই নিষ্কাশন বন্দরগুলি বন্ধ থাকে। নিষ্কাশন বন্দরগুলি বন্ধ হওয়ার পরে সিলিন্ডারের মধ্যে অবশিষ্ট বাষ্প আটকে যায় এবং এই আটকে থাকা বাষ্পটি ফিরে আসা পিস্টন দ্বারা সংকুচিত হয়। এটি তাপগতিবিদ্যার দিক থেকে কাম্য কারণ এটি বাষ্প প্রবেশের আগে সিলিন্ডারের গরম প্রান্তটি আগে থেকে গরম করে। যাইহোক, অত্যধিক সংকোচনের ঝুঁকির ফলে প্রায়শই সিলিন্ডারের মাথায় ছোট সহায়ক নিষ্কাশন বন্দরগুলি অন্তর্ভুক্ত করা হয়। এই ধরনের নকশাকে সেমি-ইউনিফ্লো ইঞ্জিন বলা হয় এই ধরনের ইঞ্জিনগুলিতে সাধারণত ইন-লাইন বিন্যাসে একাধিক সিলিন্ডার থাকে এবং এটি একক বা দ্বৈত-সক্রিয় হতে পারে। এই ধরনের একটি বিশেষ সুবিধা হল যে ভালভগুলি একাধিক ক্যামশ্যাফ্টের প্রভাব দ্বারা পরিচালিত হতে পারে এবং এই ক্যামশ্যাফ্টগুলির আপেক্ষিক পর্যায় পরিবর্তন করে, ভর্তি হওয়া বাষ্পের পরিমাণ কম গতিতে উচ্চ টর্কের জন্য বাড়ানো যেতে পারে এবং ক্রুজ গতিতে হ্রাস করা যেতে পারে। বিকল্পভাবে, আরও জটিল ক্যাম পৃষ্ঠ ব্যবহার করে নকশাগুলি পুরো ক্যামশ্যাফ্টকে তার অনুসারীর তুলনায় অনুদৈর্ঘ্যভাবে স্থানান্তরিত করে সময়ের পরিবর্তনের অনুমতি দেয়, যার ফলে ভর্তির সময় পরিবর্তন করা যায়। (ক্যামশ্যাফ্টটি যান্ত্রিক বা জলবাহী যন্ত্র দ্বারা স্থানান্তরিত করা যেতে পারে।) এবং, পরম পর্যায় পরিবর্তন করে, ইঞ্জিনের ঘূর্ণনের দিক পরিবর্তন করা যেতে পারে। ইউনিফ্লো ডিজাইনটি সিলিন্ডারের মধ্য দিয়ে একটি ধ্রুবক তাপমাত্রার ঢাল বজায় রাখে, সিলিন্ডারের একই প্রান্ত দিয়ে গরম এবং ঠান্ডা বাষ্প পাস করা এড়িয়ে চলে। অসুবিধাগুলি বাস্তবে, ইউনিফ্লো ইঞ্জিনের বেশ কয়েকটি কার্যকরী ত্রুটি রয়েছে। বড় সম্প্রসারণ অনুপাতের জন্য একটি বড় সিলিন্ডার ভলিউম প্রয়োজন। ইঞ্জিন থেকে সর্বাধিক সম্ভাব্য কাজ অর্জনের জন্য একটি উচ্চ পারস্পরিক হার প্রয়োজন, সাধারণত ডাবল-অ্যাক্টিং কাউন্টারফ্লো টাইপ ইঞ্জিনের তুলনায় 80 শতাংশ দ্রুত। এর ফলে ইনলেট ভালভের খোলার সময় খুব কম হয়, যা একটি সূক্ষ্ম যান্ত্রিক অংশে প্রচুর চাপ সৃষ্টি করে। বিশাল যান্ত্রিক শক্তির মুখোমুখি হওয়ার জন্য, ইঞ্জিনগুলিকে ভারীভাবে তৈরি করতে হয় এবং সিলিন্ডারে বাষ্পের চাপ দ্রুত বৃদ্ধি এবং পতনের কারণে টর্কের বৈচিত্র্যগুলি মসৃণ করার জন্য একটি বড় ফ্লাইহুইলের প্রয়োজন হয়। যেহেতু সিলিন্ডার জুড়ে একটি তাপীয় ঢাল রয়েছে, তাই প্রাচীরের ধাতু বিভিন্ন মাত্রায় প্রসারিত হয়। এর জন্য সিলিন্ডার বোরকে গরম প্রান্তের তুলনায় শীতল কেন্দ্রে আরও প্রশস্ত করা প্রয়োজন। যদি সিলিন্ডারটি সঠিকভাবে উত্তপ্ত না করা হয়, বা যদি জল প্রবেশ করে, তবে সূক্ষ্ম ভারসাম্য বিঘ্নিত হতে পারে যার ফলে স্ট্রোকের মাঝামাঝি সময়ে খিঁচুনি বা সম্ভাব্য ধ্বংস হতে পারে। 1827 সালে ব্রিটেনে জ্যাকব পার্কিনস প্রথম ইউনিফ্লো ইঞ্জিন ব্যবহার করেন এবং 1885 সালে লিওনার্ড জেনেট টড এর পেটেন্ট করেন। এটি 1909 সালে জার্মান প্রকৌশলী জোহান স্টাম্পফ দ্বারা জনপ্রিয় করা হয়েছিল, এক বছর আগে 1908 সালে প্রথম বাণিজ্যিক স্থির ইঞ্জিন তৈরি হয়েছিল। ইউনিফ্লো নীতিটি মূলত শিল্প বিদ্যুৎ উৎপাদনের জন্য ব্যবহৃত হত, তবে ইংল্যান্ডের কয়েকটি রেল লোকোমোটিভগুলিতেও চেষ্টা করা হয়েছিল, যেমন 1913 সালের উত্তর পূর্ব রেলওয়ের ইউনিফ্লো লোকোমোটিভ No.825 এবং 1918 সালের No.2212 এবং মিডল্যান্ড রেলওয়ে প্যাজেট লোকোমোটিভ। ফ্রান্স, জার্মানি, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র এবং রাশিয়াতেও পরীক্ষা-নিরীক্ষা করা হয়েছিল। কোনও ক্ষেত্রেই ফলাফলগুলি আরও উন্নয়নের জন্য যথেষ্ট উৎসাহব্যঞ্জক ছিল না। 1918 সালে অ্যাটকিনসন স্টিম ওয়াগনে ইউনিফ্লো ইঞ্জিনের প্রথম বড় আকারের ব্যবহার করা হয়। এই ধরনের শুধুমাত্র একটি বাষ্পীয় ওয়াগন এখনও বিদ্যমান বলে জানা যায়; এটি 1918 সালে নির্মিত হয়েছিল, অস্ট্রেলিয়ায় তার কর্মজীবন এবং অবহেলার সময় কাটিয়েছিল এবং তারপরে ইংল্যান্ডে প্রত্যাবাসন করা হয়েছিল এবং টম ওয়ারলি দ্বারা 1976-77-এ পুনরুদ্ধার করা হয়েছিল। স্কিনার আনফ্লো 1930 এবং 1940-এর দশকের শেষের দিকে মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে স্কিনার ইঞ্জিন কোম্পানি দ্বারা কম্পাউন্ড আনফ্লো মেরিন স্টিম ইঞ্জিনের বিকাশের মাধ্যমে ইউনিফ্লো ইঞ্জিনের চূড়ান্ত বাণিজ্যিক বিবর্তন ঘটে। এই ইঞ্জিনটি একটি স্টিপল যৌগ বিন্যাসে কাজ করে এবং সমসাময়িক ডিজেলের কাছে পৌঁছানোর দক্ষতা প্রদান করে। গ্রেট হ্রদে অনেক গাড়ি ফেরি এতটাই সজ্জিত ছিল, যার মধ্যে একটি এখনও চলছে, 1952 সালে। ইতিহাসের সবচেয়ে ফলপ্রসূ বিমান বাহক নকশায় দুটি 5-সিলিন্ডার স্কিনার আনাফ্লো ইঞ্জিন ব্যবহার করা হয়েছিল, তবে এগুলি স্টিপল যৌগ ছিল না। গ্রেট লেকস সিমেন্ট বাহকে 2013 সাল পর্যন্ত একটি নন-কম্পাউন্ড স্কিনার ইউনিফ্লো পরিষেবাতে ছিল, 1950 সালে জাহাজটি পুনরায় চালিত হওয়ার সময় ইনস্টল করা হয়েছিল। ছোট আকারে (প্রায় কম), পারস্পরিক বাষ্প ইঞ্জিনগুলি বাষ্প টারবাইনের তুলনায় অনেক বেশি দক্ষ। হোয়াইট ক্লিফস সোলার পাওয়ার স্টেশন প্রায় 25 কিলোওয়াট বৈদ্যুতিক আউটপুট উৎপাদনের জন্য "ব্যাশ"-টাইপ অ্যাডমিশন ভালভ সহ একটি তিন সিলিন্ডার ইউনিফ্লো ইঞ্জিন ব্যবহার করে। দুই-স্ট্রোক ইঞ্জিনের বাড়িতে তৈরি রূপান্তর একক-সক্রিয় ইউনিফ্লো বাষ্প ইঞ্জিনের বিন্যাসটি দ্বি-স্ট্রোক অভ্যন্তরীণ জ্বলন ইঞ্জিনের সাথে সাদৃশ্যপূর্ণ এবং স্পার্ক প্লাগের জায়গায় লাগানো "ব্যাশ ভালভ" এর মাধ্যমে সিলিন্ডারকে বাষ্প দিয়ে খাওয়ানোর মাধ্যমে একটি দ্বি-স্ট্রোক ইঞ্জিনকে একটি ইউনিফ্লো বাষ্প ইঞ্জিনে রূপান্তর করা সম্ভব। উদীয়মান পিস্টনটি তার স্ট্রোকের শীর্ষের কাছাকাছি আসার সাথে সাথে এটি বাষ্পের স্পন্দন প্রবেশ করানোর জন্য ব্যাশ ভালভ খুলে দেয়। পিস্টন নামার সাথে সাথে ভালভ স্বয়ংক্রিয়ভাবে বন্ধ হয়ে যায় এবং বিদ্যমান সিলিন্ডার পোর্টিংয়ের মাধ্যমে বাষ্প শেষ হয়ে যায়। ফ্লাই হুইলের জড়তা তারপর পিস্টনকে সংকোচনের বিরুদ্ধে তার স্ট্রোকের শীর্ষে ফিরিয়ে নিয়ে যায়, যেমনটি এটি ইঞ্জিনের মূল আকারে করে। এছাড়াও মূলটির মতো, রূপান্তরটি স্ব-সূচনা নয় এবং শুরু করার জন্য একটি বাহ্যিক শক্তি উৎস দ্বারা চালু করা আবশ্যক। এই ধরনের রূপান্তরের একটি উদাহরণ হল বাষ্প-চালিত মোপেড, যা প্যাডেলিং দ্বারা শুরু হয়। আরও দেখুন উন্নত বাষ্প প্রযুক্তি রেফারেন্স সোর্সস টিচ ইউসেল্ফ হিট ইঞ্জিনস বাই ই. ডি ভিল, দ্য ইংলিশ ইউনিভার্সিটিজ প্রেস লিমিটেড, লন্ডন, 1960, পিপি 40-41 এক্সটার্নাল লিঙ্কস দ্য মিউজিয়াম অফ রেট্রো টেকনোলজি-ইউনিফ্লো স্টিম ইঞ্জিনস পিস্টন ইঞ্জিন প্রযুক্তি স্টিম ইঞ্জিনের ইতিহাস