Oppfinnelsen av dampmaskiner var et vendepunkt i menneskehetens historie. Et sted på begynnelsen av 1600- og 1700-tallet begynte ineffektivt manuelt arbeid, vannhjul og vindmøller å bli erstattet med helt nye og unike mekanismer - dampmaskiner. Det er takket være dem at de tekniske og industrielle revolusjonene, og hele menneskehetens fremgang, ble mulig.
Men hvem oppfant dampmaskinen? Hvem skylder menneskeheten dette? Og når var det? Vi vil prøve å finne svar på alle disse spørsmålene.
Selv før vår tidsregning
Historien om opprettelsen av en dampmaskin begynner i de første århundrene f. Kr. Hero of Alexandria beskrev en mekanisme som først begynte å virke når den ble utsatt for damp. Enheten var en ball som dyser ble festet på. Damp kom ut tangentielt fra dysene, og fikk dermed motoren til å rotere. Det var den første enheten som ble drevet av et par.
Skaperen av dampmaskinen (mer presist, turbinen) er Tagi-al-Dinome (arabisk filosof, ingeniør og astronom). Oppfinnelsen hans ble viden kjent iEgypt på 1500-tallet. Mekanismen ble arrangert som følger: dampstrømmer ble rettet direkte til mekanismen med kniver, og når røyken f alt, roterte knivene. Noe lignende ble foreslått i 1629 av den italienske ingeniøren Giovanni Branca. Den største ulempen med alle disse oppfinnelsene var for mye dampforbruk, som igjen krevde en enorm mengde energi og ikke var tilrådelig. Utviklingen ble suspendert, da den daværende vitenskapelige og tekniske kunnskapen om menneskeheten ikke var nok. I tillegg var det ikke behov for slike oppfinnelser i det hele tatt.
Developments
Fram til 1600-tallet var det umulig å lage en dampmaskin. Men så snart baren for nivået på menneskelig utvikling steg, dukket umiddelbart de første kopiene og oppfinnelsene opp. Selv om ingen tok dem på alvor på den tiden. Så, for eksempel, i 1663 publiserte en engelsk vitenskapsmann i pressen et utkast til oppfinnelsen hans, som han installerte i Raglan Castle. Enheten hans tjente til å heve vann på veggene til tårnene. Men som alt nytt og ukjent ble dette prosjektet akseptert med tvil, og det var ingen sponsorer for videre utvikling.
Historien om opprettelsen av en dampmaskin begynner med oppfinnelsen av en damp-atmosfærisk motor. I 1681 oppfant den franske forskeren Denis Papin en enhet som pumpet vann ut av gruvene. Først ble krutt brukt som drivkraft, og så ble det erstattet med vanndamp. Slik ble dampmaskinen født. Et stort bidrag til forbedringen ble gitt av forskere fra England, Thomas Newcomen og Thomas Severen. Den russiske selvlærte oppfinneren Ivan Polzunov ga også uvurderlig hjelp.
Papins mislykkede forsøk
Damp-atmosfæriske maskinen, langt fra å være perfekt på den tiden, vakte spesiell oppmerksomhet i skipsbyggingsindustrien. D. Papin brukte sine siste sparepenger på kjøp av et lite fartøy, hvor han begynte å installere en vannløftende damp-atmosfærisk maskin av egen produksjon. Virkningsmekanismen var at vannet begynte å rotere hjulene når det f alt fra en høyde.
Oppfinneren utførte sine prøver i 1707 på Fulda-elven. Mange mennesker samlet seg for å se på et mirakel: et skip som beveger seg langs elven uten seil og årer. Under testene skjedde det imidlertid en katastrofe: motoren eksploderte og flere mennesker døde. Myndighetene ble sinte på den uheldige oppfinneren og utestengt ham fra alt arbeid og prosjekter. Skipet ble konfiskert og ødelagt, og noen år senere døde Papin selv.
Feil
Papens dampbåt hadde følgende driftsprinsipp. På bunnen av sylinderen var det nødvendig å helle en liten mengde vann. En brenner var plassert under selve sylinderen, som tjente til å varme opp væsken. Da vannet begynte å koke, hevet den resulterende dampen, utvidet seg, stempelet. Luft ble drevet ut fra rommet over stempelet gjennom en spesialutstyrt ventil. Etter at vannet kokte og damp begynte å falle, var det nødvendig å fjerne brazieren, lukke ventilen for å fjerne luft og avkjøle sylinderens vegger med kaldt vann. Takket være slike handlinger ble dampen som var i sylinderen kondensert, dannet under stempeletsjeldenhet, og på grunn av kraften fra atmosfærisk trykk, returnerte stempelet igjen til sin opprinnelige plass. Under dens nedadgående bevegelse ble det gjort nyttig arbeid. Effektiviteten til Papens dampmaskin var imidlertid negativ. Damperens motor var ekstremt uøkonomisk. Og viktigst av alt, det var for komplisert og upraktisk å bruke. Derfor hadde Papens oppfinnelse ingen fremtid helt fra begynnelsen.
Følgere
Historien om opprettelsen av dampmaskinen sluttet imidlertid ikke der. Den neste, allerede mye mer vellykket enn Papen, var den engelske vitenskapsmannen Thomas Newcomen. Han studerte arbeidet til sine forgjengere i lang tid, med fokus på svakheter. Og han tok det beste av arbeidet deres og skapte sitt eget apparat i 1712. Den nye dampmaskinen (bildet vist) ble designet som følger: det ble brukt en sylinder som var i vertikal stilling, samt et stempel. Denne Newcomen hentet fra verkene til Papin. Imidlertid ble det allerede dannet damp i en annen kjele. Hele huden ble festet rundt stempelet, noe som økte tettheten inne i dampsylinderen betydelig. Denne maskinen var også damp-atmosfærisk (vann steg fra gruven ved hjelp av atmosfærisk trykk). De viktigste ulempene med oppfinnelsen var dens omfang og ineffektivitet: maskinen "spiste" en enorm mengde kull. Imidlertid ga det mye flere fordeler enn oppfinnelsen av Papen. Derfor har den blitt brukt i fangehull og gruver i nesten femti år. Den ble brukt til å pumpe ut grunnvann, samt til å tørke skip. Thomas Newcomen prøvde å konvertere bilen sinslik at den kan brukes til trafikk. Alle forsøkene hans mislyktes imidlertid.
Den neste vitenskapsmannen som kunngjorde seg selv var D. Hull fra England. I 1736 presenterte han sin oppfinnelse for verden: en damp-atmosfærisk maskin, som hadde skovlhjul som trekkvogn. Utviklingen hans var mer vellykket enn Papins. Umiddelbart ble flere slike fartøyer frigitt. De ble hovedsakelig brukt til å slepe lektere, skip og andre fartøyer. Påliteligheten til den damp-atmosfæriske maskinen vekket imidlertid ikke tillit, og skipene var utstyrt med seil som hovedtrekker.
Og selv om Hull var mer heldig enn Papin, mistet oppfinnelsene hans gradvis relevans og ble forlatt. Likevel hadde datidens damp-atmosfæriske maskiner mange spesifikke mangler.
Historien til dampmaskinen i Russland
Det neste gjennombruddet skjedde i det russiske imperiet. I 1766 ble den første dampmaskinen laget på et metallurgisk anlegg i Barnaul, som forsynte smelteovnene med luft ved hjelp av spesielle blåsebelger. Skaperen var Ivan Ivanovich Polzunov, som til og med ble gitt en offisersrangering for tjenester til hjemlandet. Oppfinneren presenterte sine overordnede tegninger og planer for en "brannmaskin" som er i stand til å drive belg.
Skjebnen spilte imidlertid en grusom spøk med Polzunov: syv år etter at prosjektet hans ble akseptert og bilen ble satt sammen, ble han syk og døde av forbruk - bare en uke før testene hans begyntemotor. Instruksjonene hans var imidlertid nok til å starte motoren.
Så, den 7. august 1766, ble Polzunovs dampmaskin lansert og satt under belastning. Men i november samme år brøt det sammen. Årsaken viste seg å være for tynne vegger på kjelen, ikke beregnet for lasting. Dessuten skrev oppfinneren i instruksjonene at denne kjelen kun kan brukes under testing. Produksjonen av en ny kjele ville lett lønne seg, fordi effektiviteten til Polzunovs dampmotor var positiv. For 1023 timers arbeid ble mer enn 14 pund sølv smeltet med dens hjelp!
Men til tross for dette begynte ingen å reparere mekanismen. Polzunovs dampmaskin samlet støv i mer enn 15 år på et lager, mens industriverdenen ikke sto stille og utviklet seg. Og så ble den fullstendig demontert for deler. Tilsynelatende, i det øyeblikket, hadde Russland ennå ikke vokst opp til dampmaskiner.
Tidenes krav
I mellomtiden sto ikke livet stille. Og menneskeheten tenkte hele tiden på å skape en mekanisme som ville tillate å ikke være avhengig av den lunefulle naturen, men å kontrollere skjebnen selv. Alle ønsket å forlate seilet så snart som mulig. Derfor hang spørsmålet om å lage en dampmekanisme konstant i luften. I 1753 ble en konkurranse blant håndverkere, vitenskapsmenn og oppfinnere fremmet i Paris. Vitenskapsakademiet kunngjorde en pris til de som kan lage en mekanisme som kan erstatte vindens kraft. Men til tross for at hoder som L. Euler, D. Bernoulli, Canton de Lacroix og andre deltok i konkurransen, var det ingen som kom med et fornuftig forslag.
Årene gikk. Og den industrielle revolusjonendekket flere og flere land. Overlegenhet og lederskap blant andre makter gikk alltid til England. På slutten av det attende århundre var det Storbritannia som ble skaperen av storindustri, takket være at det vant tittelen verdensmonopol i denne industrien. Spørsmålet om en mekanisk motor hver dag ble mer og mer aktuelt. Og en slik motor ble opprettet.
Verdens første dampmaskin
1784 markerte et vendepunkt i den industrielle revolusjonen for England og verden. Og ansvarlig for dette var den engelske mekanikeren James Watt. Dampmaskinen han skapte var århundrets største oppdagelse.
James Watt har studert tegninger, struktur og prinsipper for drift av damp-atmosfæriske maskiner i flere år. Og på grunnlag av alt dette konkluderte han med at for effektiviteten til motoren er det nødvendig å utjevne temperaturen på vannet i sylinderen og dampen som kommer inn i mekanismen. Den største ulempen med damp-atmosfæriske maskiner var det konstante behovet for å avkjøle sylinderen med vann. Det var kostbart og upraktisk.
Den nye dampmaskinen ble designet annerledes. Så sylinderen var innelukket i en spesiell dampkappe. Dermed oppnådde Watt sin konstante opphetede tilstand. Oppfinneren laget et spesielt kar nedsenket i kaldt vann (kondensator). En sylinder ble festet til den med et rør. Da dampen var uttømt i sylinderen, kom den inn i kondensatoren gjennom et rør og ble tilbake til vann der. Mens han jobbet med å forbedre maskinen sin, Wattskapte et vakuum i kondensatoren. Dermed kondenserte all dampen som kommer fra sylinderen i den. Takket være denne innovasjonen ble dampekspansjonsprosessen kraftig økt, noe som igjen gjorde det mulig å trekke ut mye mer energi fra samme mengde damp. Det var kronen på verket.
Skaperen av dampmaskinen endret også prinsippet om lufttilførsel. Nå f alt dampen først under stempelet, og løftet det derved, og samlet seg deretter over stempelet og senket det. Dermed ble begge slagene til stempelet i mekanismen fungerende, noe som ikke en gang var mulig før. Og forbruket av kull per hestekrefter var fire ganger mindre enn henholdsvis for damp-atmosfæriske maskiner, som var det James Watt prøvde å oppnå. Dampmaskinen erobret veldig raskt først Storbritannia, og deretter hele verden.
Charlotte Dundas
Etter at hele verden ble overrasket over oppfinnelsen til James Watt, begynte den utbredte bruken av dampmaskiner. Så i 1802 dukket det første skipet for et par opp i England - Charlotte Dundas-båten. Skaperen er William Symington. Båten ble brukt som slepelektere langs kanalen. Rollen som flytter på skipet ble spilt av et skovlhjul montert på hekken. Båten besto testene første gang: den slepte to enorme lektere 18 miles på seks timer. Samtidig forstyrret motvinden ham kraftig. Men han gjorde det.
Og likevel ble det satt på vent, fordi de fryktet at på grunn av de sterke bølgene som ble skapt under skovlhjulet, ville bredden av kanalen vaskes ut. Forresten, påCharlotte ble testet av en mann som hele verden i dag anser som skaperen av det første dampskipet.
Det første dampskipet i verden
Den engelske skipsbyggeren Robert Fulton drømte om et dampdrevet skip fra ungdommen. Og nå har drømmen hans gått i oppfyllelse. Tross alt var oppfinnelsen av dampmaskiner en ny drivkraft innen skipsbygging. Sammen med utsendingen fra Amerika, R. Livingston, som tok over den materielle siden av saken, tok Fulton opp prosjektet med et skip med dampmaskin. Det var en kompleks oppfinnelse basert på ideen om en åretrekker. Langs sidene av skipet strakte seg i en rekke plater som imiterte mange årer. Samtidig forstyrret platene nå og da hverandre og gikk i stykker. I dag kan vi enkelt si at den samme effekten kan oppnås med bare tre eller fire fliser. Men fra datidens vitenskap og teknologi var det urealistisk å se dette. Derfor hadde skipsbyggere det mye vanskeligere.
I 1803 ble Fultons oppfinnelse introdusert for verden. Damperen beveget seg sakte og jevnt langs Seinen, og traff hodet og fantasien til mange forskere og skikkelser i Paris. Napoleonsregjeringen avviste imidlertid prosjektet, og de misfornøyde skipsbyggerne ble tvunget til å søke lykken i Amerika.
Og i august 1807 gikk verdens første dampbåt k alt Claremont, der den kraftigste dampmaskinen var involvert (bildet er presentert), langs Hudson Bay. Mange trodde rett og slett ikke på suksess.
The Clermont la ut på sin jomfrureise uten last og uten passasjerer. Ingen ville gå tilreise ombord på et ildpustende skip. Men allerede på vei tilbake dukket den første passasjeren opp – en lokal bonde som bet alte seks dollar for en billett. Han ble den første passasjeren i rederiets historie. Fulton ble så rørt at han ga våghalsen en livstids gratis tur på alle oppfinnelsene hans.
