Ang pag-imbento ng mga steam engine ay isang pagbabago sa kasaysayan ng tao. Sa isang lugar sa pagliko ng ika-17-18 na siglo, ang hindi mahusay na manu-manong paggawa, mga gulong ng tubig at mga windmill ay nagsimulang mapalitan ng ganap na bago at natatanging mga mekanismo - mga makina ng singaw. Salamat sa kanila na naging posible ang mga teknikal at industriyal na rebolusyon, at ang buong pag-unlad ng sangkatauhan.
Ngunit sino ang nag-imbento ng steam engine? Kanino ito utang ng sangkatauhan? At kailan ito? Susubukan naming maghanap ng mga sagot sa lahat ng tanong na ito.
Bago pa ang ating panahon
Ang kasaysayan ng paglikha ng isang steam engine ay nagsimula sa mga unang siglo BC. Inilarawan ng Bayani ng Alexandria ang isang mekanismo na nagsimula lamang gumana kapag nalantad ito sa singaw. Ang aparato ay isang bola kung saan naayos ang mga nozzle. Ang singaw ay lumabas nang tangential mula sa mga nozzle, na nagiging sanhi ng pag-ikot ng makina. Ito ang unang device na pinalakas ng mag-asawa.
Ang lumikha ng steam engine (mas tiyak, ang turbine) ay si Tagi-al-Dinome (Arab philosopher, engineer at astronomer). Ang kanyang imbensyon ay naging malawak na kilala saEgypt noong ika-16 na siglo. Ang mekanismo ay inayos tulad ng sumusunod: ang mga daloy ng singaw ay direktang nakadirekta sa mekanismo na may mga blades, at kapag nahulog ang usok, ang mga blades ay umiikot. Ang isang katulad na bagay ay iminungkahi noong 1629 ng inhinyero ng Italya na si Giovanni Branca. Ang pangunahing kawalan ng lahat ng mga imbensyon na ito ay masyadong maraming pagkonsumo ng singaw, na nangangailangan naman ng malaking halaga ng enerhiya at hindi ipinapayong. Nasuspinde ang pag-unlad, dahil hindi sapat ang kaalamang siyentipiko at teknikal noon ng sangkatauhan. Bilang karagdagan, hindi na kailangan ang mga ganitong imbensyon.
Mga Pag-unlad
Hanggang sa ika-17 siglo, imposible ang paglikha ng steam engine. Ngunit sa sandaling ang bar para sa antas ng pag-unlad ng tao ay tumaas, ang mga unang kopya at imbensyon ay agad na lumitaw. Bagama't walang nagseryoso sa kanila noong panahong iyon. Kaya, halimbawa, noong 1663, inilathala ng isang Ingles na siyentipiko sa press ang isang draft ng kanyang imbensyon, na na-install niya sa Raglan Castle. Ang kanyang aparato ay nagsilbi upang itaas ang tubig sa mga dingding ng mga tore. Gayunpaman, tulad ng lahat ng bago at hindi alam, ang proyektong ito ay tinanggap nang may pagdududa, at walang mga sponsor para sa karagdagang pag-unlad nito.
Ang kasaysayan ng paglikha ng isang steam engine ay nagsimula sa pag-imbento ng isang vapor-atmospheric engine. Noong 1681, ang Pranses na siyentipiko na si Denis Papin ay nag-imbento ng isang aparato na nagbobomba ng tubig mula sa mga minahan. Sa una, ang pulbura ay ginamit bilang isang puwersang nagtutulak, at pagkatapos ay pinalitan ito ng singaw ng tubig. Ito ay kung paano ipinanganak ang steam engine. Ang isang malaking kontribusyon sa pagpapabuti nito ay ginawa ng mga siyentipiko mula sa England, Thomas Newcomen at Thomas Severen. Ang Russian self-taught na imbentor na si Ivan Polzunov ay nagbigay din ng napakahalagang tulong.
Nabigong pagtatangka ni Papin
Ang steam-atmospheric machine, malayo sa pagiging perpekto noong panahong iyon, ay nakakuha ng espesyal na atensyon sa industriya ng paggawa ng barko. Ginugol ni D. Papin ang kanyang huling ipon sa pagbili ng isang maliit na sisidlan, kung saan nagsimula siyang mag-install ng isang water-lifting steam-atmospheric machine ng kanyang sariling produksyon. Ang mekanismo ng pagkilos ay na, na bumabagsak mula sa isang taas, ang tubig ay nagsimulang paikutin ang mga gulong.
Isinagawa ng imbentor ang kanyang mga pagsusulit noong 1707 sa Fulda River. Maraming tao ang nagtipon upang tingnan ang isang himala: isang barko na gumagalaw sa tabi ng ilog na walang layag at sagwan. Gayunpaman, sa panahon ng mga pagsubok, isang sakuna ang naganap: ang makina ay sumabog at maraming tao ang namatay. Nagalit ang mga awtoridad sa kapus-palad na imbentor at pinagbawalan siya sa anumang trabaho at proyekto. Ang barko ay kinumpiska at winasak, at pagkaraan ng ilang taon, si Papin mismo ang namatay.
Error
Ang bapor ng Papen ay may sumusunod na prinsipyo ng pagpapatakbo. Sa ilalim ng silindro kinakailangan na ibuhos ang isang maliit na halaga ng tubig. Ang isang brazier ay matatagpuan sa ilalim ng silindro mismo, na nagsisilbing init ng likido. Nang magsimulang kumulo ang tubig, ang nagresultang singaw, na lumalawak, ay nagtaas ng piston. Ang hangin ay pinatalsik mula sa espasyo sa itaas ng piston sa pamamagitan ng balbula na may espesyal na kagamitan. Matapos kumulo ang tubig at nagsimulang bumagsak ang singaw, kinakailangang tanggalin ang brazier, isara ang balbula upang alisin ang hangin, at palamigin ang mga dingding ng silindro na may malamig na tubig. Salamat sa gayong mga aksyon, ang singaw na nasa silindro ay na-condensed, nabuo sa ilalim ng pistonrarefaction, at dahil sa lakas ng atmospheric pressure, muling bumalik ang piston sa orihinal nitong lugar. Sa panahon ng pababang paggalaw nito, nagawa ang kapaki-pakinabang na gawain. Gayunpaman, negatibo ang kahusayan ng steam engine ng Papen. Ang makina ng bapor ay lubhang hindi matipid. At higit sa lahat, ito ay masyadong kumplikado at hindi maginhawang gamitin. Samakatuwid, ang imbensyon ni Papen ay walang kinabukasan sa simula pa lamang.
Followers
Gayunpaman, ang kasaysayan ng paglikha ng steam engine ay hindi nagtapos doon. Ang sumunod, na mas matagumpay na kaysa kay Papen, ay ang Ingles na siyentipiko na si Thomas Newcomen. Pinag-aralan niya ang gawain ng kanyang mga nauna sa mahabang panahon, na nakatuon sa mga kahinaan. At kinuha ang pinakamahusay sa kanilang trabaho, lumikha siya ng kanyang sariling kagamitan noong 1712. Ang bagong steam engine (ipinapakita ang larawan) ay idinisenyo tulad ng sumusunod: ginamit ang isang silindro, na nasa isang patayong posisyon, pati na rin ang isang piston. Ang Newcomen na ito ay kinuha mula sa mga gawa ni Papin. Gayunpaman, ang singaw ay nabuo na sa isa pang boiler. Ang buong balat ay naayos sa paligid ng piston, na makabuluhang nadagdagan ang higpit sa loob ng silindro ng singaw. Ang makinang ito ay steam-atmospheric din (ang tubig ay tumaas mula sa minahan gamit ang atmospheric pressure). Ang pangunahing disadvantages ng imbensyon ay ang bulkiness at inefficiency nito: ang makina ay "kumain" ng malaking halaga ng karbon. Gayunpaman, nagdala ito ng mas maraming benepisyo kaysa sa pag-imbento ng Papen. Kaya naman, halos limampung taon na itong ginagamit sa mga piitan at minahan. Ginamit ito sa pagbomba ng tubig sa lupa, gayundin sa pagpapatuyo ng mga barko. Sinubukan ni Thomas Newcomen na i-convert ang kanyang sasakyanpara magamit sa traffic. Gayunpaman, nabigo ang lahat ng kanyang mga pagtatangka.
Ang susunod na siyentipiko na nagpahayag ng kanyang sarili ay si D. Hull mula sa England. Noong 1736, ipinakita niya ang kanyang imbensyon sa mundo: isang steam-atmospheric machine, na may mga paddle wheels bilang isang mover. Ang kanyang pag-unlad ay mas matagumpay kaysa sa Papin. Kaagad, ilang mga naturang sasakyang-dagat ang pinakawalan. Pangunahing ginagamit ang mga ito sa paghatak ng mga barge, barko at iba pang sasakyang-dagat. Gayunpaman, ang pagiging maaasahan ng steam-atmospheric machine ay hindi nagbigay inspirasyon sa kumpiyansa, at ang mga barko ay nilagyan ng mga layag bilang pangunahing mover.
At bagama't mas mapalad si Hull kaysa kay Papin, ang kanyang mga imbensyon ay unti-unting nawalan ng kaugnayan at iniwan. Gayunpaman, ang mga steam-atmospheric machine noong panahong iyon ay may maraming partikular na pagkukulang.
Ang kasaysayan ng steam engine sa Russia
Naganap ang susunod na tagumpay sa Imperyo ng Russia. Noong 1766, ang unang steam engine ay nilikha sa isang planta ng metalurhiko sa Barnaul, na nagtustos ng hangin sa mga natutunaw na hurno gamit ang mga espesyal na blower bellow. Ang lumikha nito ay si Ivan Ivanovich Polzunov, na binigyan pa ng ranggo ng opisyal para sa mga serbisyo sa kanyang tinubuang-bayan. Ipinakita ng imbentor sa kanyang mga superyor ang mga blueprint at mga plano para sa isang "fire machine" na may kakayahang magpaandar ng bellow.
Gayunpaman, ang tadhana ay naglaro ng isang malupit na biro kay Polzunov: pitong taon matapos ang kanyang proyekto ay tinanggap at ang sasakyan ay na-assemble, siya ay nagkasakit at namatay sa pagkonsumo - isang linggo lamang bago magsimula ang kanyang mga pagsusulitmakina. Gayunpaman, sapat na ang kanyang mga tagubilin upang simulan ang makina.
Kaya, noong Agosto 7, 1766, inilunsad ang steam engine ni Polzunov at inilagay sa ilalim ng load. Gayunpaman, noong Nobyembre ng parehong taon, nasira ito. Ang dahilan ay naging masyadong manipis na mga dingding ng boiler, hindi inilaan para sa pag-load. Bukod dito, isinulat ng imbentor sa kanyang mga tagubilin na ang boiler na ito ay magagamit lamang sa panahon ng pagsubok. Ang paggawa ng isang bagong boiler ay madaling mabayaran, dahil ang kahusayan ng makina ng singaw ng Polzunov ay positibo. Sa loob ng 1023 oras ng trabaho, mahigit 14 pounds ng pilak ang natunaw sa tulong nito!
Ngunit sa kabila nito, walang nagsimulang ayusin ang mekanismo. Ang makina ng singaw ng Polzunov ay nangangalap ng alikabok nang higit sa 15 taon sa isang bodega, habang ang mundo ng industriya ay hindi tumitigil at umunlad. At pagkatapos ito ay ganap na lansag para sa mga bahagi. Tila, sa sandaling iyon, ang Russia ay hindi pa lumaki sa mga steam engine.
Ang hinihingi ng panahon
Samantala, ang buhay ay hindi tumigil. At ang sangkatauhan ay patuloy na nag-iisip tungkol sa paglikha ng isang mekanismo na magpapahintulot na huwag umasa sa kapritsoso na kalikasan, ngunit upang kontrolin ang kapalaran mismo. Nais ng lahat na iwanan ang layag sa lalong madaling panahon. Samakatuwid, ang tanong ng paglikha ng isang mekanismo ng singaw ay patuloy na nakabitin sa hangin. Noong 1753, isang kumpetisyon sa mga manggagawa, siyentipiko at imbentor ang iniharap sa Paris. Ang Academy of Sciences ay nag-anunsyo ng isang parangal sa mga maaaring lumikha ng isang mekanismo na maaaring palitan ang kapangyarihan ng hangin. Ngunit sa kabila ng katotohanang lumahok sa kompetisyon ang mga isip tulad nina L. Euler, D. Bernoulli, Canton de Lacroix at iba pa, walang gumawa ng matinong panukala.
Lumipas ang mga taon. At ang rebolusyong industriyalsumasaklaw sa mas maraming bansa. Ang superyoridad at pamumuno sa iba pang mga kapangyarihan ay palaging napunta sa England. Sa pagtatapos ng ikalabing walong siglo, ang Great Britain ang naging tagalikha ng malakihang industriya, salamat sa kung saan napanalunan nito ang pamagat ng mundong monopolyo sa industriyang ito. Ang tanong ng isang makina na makina araw-araw ay naging mas may kaugnayan. At nalikha ang naturang makina.
Ang unang steam engine sa mundo
Ang 1784 ay minarkahan ang isang pagbabago sa Industrial Revolution para sa England at sa mundo. At ang taong responsable para dito ay ang English mechanic na si James Watt. Ang steam engine na nilikha niya ang pinakamalaking natuklasan sa siglo.
Si James Watt ay pinag-aaralan ang mga guhit, istraktura at mga prinsipyo ng pagpapatakbo ng mga steam-atmospheric machine sa loob ng ilang taon. At batay sa lahat ng ito, napagpasyahan niya na para sa kahusayan ng makina, kinakailangan na pantay-pantay ang mga temperatura ng tubig sa silindro at ang singaw na pumapasok sa mekanismo. Ang pangunahing kawalan ng steam-atmospheric machine ay ang patuloy na pangangailangan na palamig ang silindro ng tubig. Ito ay magastos at hindi maginhawa.
Ang bagong steam engine ay idinisenyo nang iba. Kaya, ang silindro ay nakapaloob sa isang espesyal na dyaket ng singaw. Kaya nakamit ni Watt ang kanyang patuloy na pinainit na estado. Ang imbentor ay lumikha ng isang espesyal na sisidlan na inilubog sa malamig na tubig (condenser). Ang isang silindro ay nakakabit dito gamit ang isang tubo. Kapag ang singaw ay naubos sa silindro, ito ay pumasok sa condenser sa pamamagitan ng isang tubo at bumalik sa tubig doon. Habang nagtatrabaho sa pagpapabuti ng kanyang makina, si Wattlumikha ng isang vacuum sa kapasitor. Kaya, ang lahat ng singaw na nagmumula sa silindro ay na-condensed dito. Salamat sa pagbabagong ito, ang proseso ng pagpapalawak ng singaw ay lubos na nadagdagan, na naging posible upang makakuha ng mas maraming enerhiya mula sa parehong dami ng singaw. Ito ang pinakamataas na tagumpay.
Binago din ng lumikha ng steam engine ang prinsipyo ng supply ng hangin. Ngayon ang singaw ay unang nahulog sa ilalim ng piston, sa gayon ay itinaas ito, at pagkatapos ay nakolekta sa itaas ng piston, ibinababa ito. Kaya, ang parehong mga stroke ng piston sa mekanismo ay naging gumagana, na hindi pa posible noon. At ang pagkonsumo ng karbon sa bawat lakas-kabayo ay apat na beses na mas mababa kaysa, ayon sa pagkakabanggit, para sa steam-atmospheric machine, na siyang sinisikap na makamit ni James Watt. Napakabilis na nasakop ng steam engine ang Great Britain, at pagkatapos ay ang buong mundo.
Charlotte Dundas
Matapos ang buong mundo ay namangha sa pag-imbento ni James Watt, nagsimula ang malawakang paggamit ng mga steam engine. Kaya, noong 1802, ang unang barko para sa isang mag-asawa ay lumitaw sa England - ang Charlotte Dundas boat. Ang lumikha nito ay si William Symington. Ang bangka ay ginamit bilang mga towing barge sa kahabaan ng kanal. Ang papel na ginagampanan ng gumagalaw sa barko ay ginampanan ng isang paddle wheel na naka-mount sa stern. Matagumpay na naipasa ng bangka ang mga pagsubok sa unang pagkakataon: hinila nito ang dalawang malalaking barge na 18 milya sa loob ng anim na oras. Kasabay nito, ang ihip ng hangin ay lubhang nakagambala sa kanya. Pero ginawa niya.
At gayon pa man ito ay pinigilan, dahil sa takot nila na dahil sa malalakas na alon na nilikha sa ilalim ng paddle wheel, ang mga pampang ng kanal ay maanod. By the way, onSi Charlotte ay sinubok ng isang tao na itinuturing ng buong mundo ngayon na lumikha ng unang bapor.
Ang unang steamship sa mundo
Ang tagagawa ng barkong Ingles na si Robert Fulton ay nangarap ng isang barkong pinapagana ng singaw mula sa kanyang kabataan. At ngayon ay natupad na ang kanyang pangarap. Pagkatapos ng lahat, ang pag-imbento ng mga steam engine ay isang bagong impetus sa paggawa ng mga barko. Kasama ang sugo mula sa Amerika, si R. Livingston, na pumalit sa materyal na bahagi ng isyu, kinuha ni Fulton ang proyekto ng isang barko na may steam engine. Ito ay isang kumplikadong imbensyon batay sa ideya ng isang oar mover. Kasama ang mga gilid ng barko na nakaunat sa isang hilera na mga plato na ginagaya ang maraming mga sagwan. Kasabay nito, ang mga plato ngayon at pagkatapos ay nakakasagabal sa isa't isa at nabasag. Ngayon ay madali nating masasabi na ang parehong epekto ay maaaring makamit sa tatlo o apat na tile lamang. Ngunit mula sa pananaw ng agham at teknolohiya noong panahong iyon, hindi makatotohanang makita ito. Samakatuwid, mas nahirapan ang mga gumagawa ng barko.
Noong 1803, ang imbensyon ni Fulton ay ipinakilala sa mundo. Ang bapor ay gumagalaw nang dahan-dahan at pantay-pantay sa kahabaan ng Seine, na tumatak sa isipan at imahinasyon ng maraming siyentipiko at pigura sa Paris. Gayunpaman, tinanggihan ng pamahalaang Napoleoniko ang proyekto, at ang mga hindi nasisiyahang gumagawa ng mga barko ay napilitang hanapin ang kanilang kapalaran sa Amerika.
At noong Agosto 1807, ang unang steamboat sa mundo na tinatawag na Claremont, kung saan kasama ang pinakamalakas na makina ng singaw (ipinakita ang larawan), ay dumaan sa Hudson Bay. Marami noon ang hindi naniniwala sa tagumpay.
Nagsimula ang Clermont sa kanyang unang paglalakbay nang walang kargamento at walang pasahero. Walang gustong puntahanmaglakbay sakay ng barkong humihinga ng apoy. Ngunit nasa daan na pabalik, lumitaw ang unang pasahero - isang lokal na magsasaka na nagbayad ng anim na dolyar para sa isang tiket. Siya ang naging unang pasahero sa kasaysayan ng shipping company. Labis na naantig si Fulton kaya't binigyan niya ang pangahas ng panghabambuhay na libreng sakay sa lahat ng kanyang mga imbensyon.
