Zgodovina ustvarjanja parnega motorja in njegove uporabe

Izum parnih strojev je bila prelomnica v zgodovini človeštva. Nekje na prelomu 17. in 18. stoletja, neučinkovito ročno delo, vodna kolesa in vetrnice so nadomestili popolnoma novi in edinstveni mehanizmi - parni stroji. Zahvaljujoč jim je bilo mogoče, da so tehnične in industrijske revolucije ter celoten napredek človeštva postali možni.

Toda kdo je izumil parni stroj? Kdo je ta človek dolžan? In kdaj je bilo? Poskusili bomo najti vse odgovore na vsa ta vprašanja.

Še pred našo dobo

Zgodovina ustvarjanja parnega motorja se začne v prvih stoletjih pred našim štetjem. Geron iz Aleksandrije je opisal mehanizem, ki je začel delovati šele, ko ga je prizadela para. Naprava je bila krogla, na kateri so bile nastavljene šobe. Para je ušla iz šob, kar je povzročilo vrtenje motorja. Bila je prva naprava, ki je delala za par.

Tvorec parnega motorja (natančneje turbine) - Tagi-al-Dinome (arabski filozof, inženir in astronom). Njegov izum je postal splošno znan v Egiptu v 16. stoletju. Mehanizem je bil razporejen takole: tokove pare so bile usmerjene neposredno na mehanizem z rezili, in ko je dim izlival - se rezila vrtijo. Nekaj podobnega leta 1629 in italijanski inženir Giovanni Branca. Glavna pomanjkljivost vseh teh izumov je bila preveč poraba pare, kar pa je zahtevalo ogromne stroške energije in ni bilo priporočljivo. Dogajanja so bila prekinjena, saj znanstveno in tehnično znanje človeštva ni bilo dovolj. Poleg tega je bila potreba po takih izumih povsem odsotna.

Razvoj

Do 17. stoletja ni bilo mogoče ustvariti parnega motorja. Toda takoj, ko je stopnja razvoja človeštva vzletela, so se takoj pojavili prvi izvodi in izumi. Čeprav resno nihče takrat ni vzel. Torej, na primer, leta 1663 je angleški znanstvenik v tisku objavil osnutek svojega izuma, ki ga je namestil v gradu Reglan. Njegova naprava je služila za dvig vode na stene stolpov. Vendar pa je bil, tako kot vsega novega in neraziskanega, ta projekt sprejet z dvomom in sponzorji za njegov nadaljnji razvoj niso našli.

Zgodovina ustvarjanja parnega motorja se začne z izumom parne atmosferske naprave. Leta 1681 je znanstvenik iz Francije Denis Papen izumil napravo, ki je črpala vodo iz rudnikov. Kot gonilno silo je bil prvič uporabljen smodnik, nato pa ga je zamenjala vodna para. Torej je bil parni in atmosferski stroj. Velik prispevek k njegovemu izboljšanju so dosegli znanstveniki iz Anglije, Thomas Newcomen in Thomas Severen. Neprijetna pomoč je opravil tudi ruski izumitelj-samouk Ivan Polzunov.

Neuspešen poskus Papena

Parni atmosferski stroj, ki je bil v tistem času daleč od popolnosti, je v ladjedelniški industriji posebno pozornost pritegnil. D. Papen je preživel svoj zadnji prihranek pri nakupu majhnega plovila, kjer je začel namestiti stroj za parno ozračje z lastno proizvodnjo. Mehanizem delovanja je bil, da je z višine začela vrteti kolesa.

Izumitelj je opravil svoje teste leta 1707 na reki Fuldi. Veliko ljudi se je zbralo, da pogleda na čudež: ladja, ki se giblje po reki brez jader in vesla. Vendar se je med preskusi zgodila katastrofa: motor je eksplodiral in več ljudi je umrlo. Organi so bili jezni na neuspešnega izumitelja in mu prepovedali vsa dela in projekte. Ladja je bila zaplenjena in uničena, nekaj let kasneje pa je sam umrl.

Napaka

Papenski parnik je imel naslednje delovno načelo. Na dnu cilindra je bilo treba zapolniti majhno količino vode. Pod samim cilindrom je bil nameščen lonček, ki je služil za ogrevanje tekočine. Ko je voda začela vreti, se je para oblikovala, razširila, dvignila bat. Iz prostora nad batom, skozi posebej opremljen ventil, je bil potisnjen zrak. Po tem, ko je voda zavrela in začela pouriti pare, je bilo potrebno odstraniti lonček, zaprite ventil, da odstranite zrak, in ohladite vodo, da ohladite stene valja. Zahvaljujoč takšnim ukrepom so se hlapi v valju zgostili, pod batom se je razvil vakuum in zaradi sile atmosferskega tlaka se je bat spet vrnil v prvotni položaj. Med njegovim navzdol je bilo opravljeno koristno delo. Vendar pa je bila učinkovitost parnega motorja Papen negativna. Motor ladje je bil izjemno neurejen. In kar je najpomembneje, je bilo preveč zapleteno in neprijetno za delovanje. Zato Papenov izum ni imel prihodnosti od samega začetka.

Spremljevalci

Vendar se zgodovina ustvarjanja parnega motorja ni končala. Naslednji, veliko bolj uspešen kot Papen, je bil angleški znanstvenik Thomas Newcomen. Že dolgo časa je študiral delo svojih predhodnikov in se osredotočil na šibke točke. In kar najbolje izkoristijo svoja dela, ki so ga leta 1712 ustvarili njegovi aparati. Novi parni motor (na sliki zgoraj) je bil zasnovan takole: uporabljen je bil valj, ki je bil v pokončnem položaju, in tudi bata. Ta Newcomen je vzel s Papenovih del. Vendar je bila para že oblikovana v drugem kotlu. Okoli bata je bila pritrjena celotna koža, ki je močno povečala tesnost znotraj valjčka. Ta stroj je bil tudi parno-atmosferski (voda je z rudarjem naraščala z atmosferskim tlakom). Glavne pomanjkljivosti v izumu so bile njene okorne in neekonomične: stroj je "jedel" ogromno količino premoga. Vendar je prinesel veliko več koristi kot Papenov izum. Zato so ga skoraj 50 let uporabljali v ječah in rudnikih. Uporabili so ga za črpanje podtalnice in za sušenje ladij. Thomas Newcomen je poskušal preoblikovati svoj avto, tako da ga je bilo mogoče uporabiti za promet. Vendar vsi njegovi poskusi niso bili uspešni.

Naslednji znanstvenik, ki je trdil, da je sam, je D. Hull iz Anglije. Leta 1736 je svet predstavil svoj izum: parni atmosferski stroj, ki je imel propelerje kot vesla kolesa. Njegov razvoj je bil bolj uspešen kot Papen. Takoj je bilo proizvedenih več takih ladij. V bistvu so jih uporabili za vleko ladij, ladij in drugih plovil. Vendar pa zanesljivost naprave s paro in atmosfero ni bila verodostojna, plovila pa so bila opremljena z jadri kot glavno pogonsko enoto.

Čeprav je bil Hoole bolj srečen kot Papen, so njegovi izumi postopoma izgubili pomembnost in so bili opuščeni. Kljub temu pa so stroji s paro in atmosferi tistega časa imeli številne posebne pomanjkljivosti.

Zgodovina ustvarjanja parnega motorja v Rusiji

Naslednji preboj se je zgodil v Ruskem cesarstvu. Leta 1766 je bil prvi parni stroj zgrajen v metalurški tovarni v Barnaulu, ki je s pomočjo posebnega pihalnega mahala dobavil zrak v talilne peči. Njegov ustvarjalec je bil Ivan Ivanovich Polzunov, ki je za svoje službe pred domovino celo dobil čin častnika. Izumitelj je svojim nadrejenim predstavil risbe in načrte o "ognjenem stroju", ki je sposoben voditi pihati meh.

Vendar pa je usoda s Polzunovom kruta šala: sedem let po sprejetju njegovega projekta in avtomobila je bil sestavljen, se je zbolel in umrl od porabe - samo teden dni pred začetkom testiranja njegovega motorja. Vendar so njegova navodila dovolj za zagon motorja.

Torej, 7. avgusta 1766 je bil lansiran parni motor Polzunov in ga obremenil. Vendar pa se je novembra istega leta zlomilo. Razlog je bil preveč tanek steni kotla, ki ni namenjen za nakladanje. In izumitelj v svojih navodilih je zapisal, da je ta kotel mogoče uporabiti le med testiranjem. Proizvodnja novega kotla bi se enostavno izplačala, ker je bila učinkovitost parnega motorja Polzunov pozitivna. Za 1023 ur dela s svojo pomoč izluščeno srebro 14 poods!

Toda kljub temu, nihče za popravilo mehanizma ni. Parni motor Polzunov je v skladišču več kot 15 let praznil, medtem ko se industrija industrije ni stala in razvijala. In potem je bil popolnoma razstavljen za rezervne dele. Zdelo se je, da v tistem času Rusija še ni zrasla na parne stroje.

Časovne zahteve

Medtem, življenje ni bilo mirno. In človeštvo je vedno razmišljalo o ustvarjanju mehanizma, ki omogoča, da ni odvisna od kapricijske narave, temveč za nadzor usode. Od jadra so vsi želeli čim prej zavrniti. Zato je bilo vprašanje ustvarjanja parnega motorja nenehno prekinjeno v zraku. Leta 1753 v Parizu se je začel tekmovanje med mojstri, znanstveniki in izumitelji. Akademija znanosti je napovedala nagrado nekome, ki lahko ustvari mehanizem, ki lahko nadomesti silo vetra. Toda kljub temu, da je konkurenca vključevala takšne misli, kot so L. Euler, D. Bernoulli, Canton de Lacroix in drugi, noben razumen predlog ni podprl.

Leto je minilo. In industrijska revolucija je zajel več držav. Primarnost in vodstvo med drugimi silami je bila v Angliji. Do konca osemnajstega stoletja je bil Združeno kraljestvo, ki je postal ustvarjalec obsežne industrije, zaradi česar je dobil naziv svetovnega monopola v tej panogi. Vprašanje mehanskega motorja je postajalo vse bolj nujno vsak dan. Takšen motor je bil ustvarjen.

Prvi parni motor na svetu

1784 je bil za Anglijo in za ves svet prelomnico v industrijski revoluciji. In odgovorni za to je bil angleški mehanik James Watt. Parni motor, ki ga je ustvaril, je bilo najglasnejše odkritje stoletja.

James Watt je že več let preučeval risbe, strukturo in načela delovanja naprav za parno atmosfero. Na podlagi vsega tega je sklenil, da je za učinkovitost motorja potrebno izenačiti temperaturo vode v cilindru in pare, ki pridejo v mehanizem. Glavna pomanjkljivost strojev s parnim ozračjem je bila nenehna potreba po ohladitvi cilindra z vodo. Bila je poraba in neprijetno.

Novi parni stroj je bil zgrajen na drugačen način. Torej, je bil valj posebna srajca pare. Tako je Watt dosegel svojo stalno segreto stanje. Izumitelj je ustvaril posebno posodo, ki je potopljena v hladno vodo (kondenzator). Cev se je priključila na cev. Ko je bila para v valju obdelana, je skozi cev prišla v kondenzator in tam se je vrnila v vodo. Na področju izboljšave avtomobila je Watt ustvaril vakuum v kondenzatorju. Tako so se v njej zgostile vse hlape iz valja. Zahvaljujoč tej inovaciji je bil proces pare razširitve močno povečan, kar je omogočilo, da je iz iste količine pare izločilo veliko več energije. Bila je kron uspešnosti.

Tudi ustvarjalec parnega motorja je spremenil princip oskrbe z zrakom. Zdaj pa je padla pada najprej pod batom, s čimer se je dvigala, nato pa zbrala preko bata in jo spustila. Tako so delovali oba giba bata v mehanizmu, kar prej ni bilo mogoče. In poraba premoga na konjsko moč je bila štirikrat manj kot za parna ozračja, kar je tisto, kar je iskal James Watt. Parni motor hitro zmagal najprej v Veliki Britaniji, nato pa po vsem svetu.

Charlotte Dundas

Po tem, ko je ves svet prizadel izum James Watt, se je začela široka uporaba parnih strojev. Tako se je leta 1802 v Angliji pojavila prva ladja za par - čoln "Charlotte Dundas". Njegov ustvarjalec je William Simington. Čoln je bil uporabljen kot vlečna čolna vzdolž kanala. Vlogo propulsorja na ladji je igral na propelerju na krmi. Čoln je prvič uspešno opravil preizkus: v šestih letih je vlekel dve veliki barki za 18 milj. Hkrati mu je močno posegel glava. Ampak to je storil.

In vendar se je šalil, ker so se bali, da bi se zaradi močnih valov, ki so nastali pod propelerjevim kolesom, obrežje kanala zameglilo. Mimogrede, na preizkušnjah "Charlotte" je bil človek, ki ga ves svet razume kot ustvarjalca prvega parnika.

Prvi parnik na svetu

Angleški ladjeder Robert Fulton je od svojih mladostnih let sanjal o plovilu s parnim motorjem. In zdaj je njegovo sanje postalo uresničljivo. Navsezadnje je izum parnih motorjev postal nov zagon v ladjedelništvu. Skupaj z odposlancem iz Amerike, R. Livingston, ki je prevzel materialno stran zadeve, se je Fulton ukvarjal s projektom ladje s parnim motorjem. To je bil kompleksen izum, ki temelji na ideji o motivu vesla. Na straneh ladje se je raztegnilo v vrsto plošč, ki posnemajo veliko vesla. Istočasno so se plošče nenehno motile in se zlomile. Danes je mogoče zlahka reči, da bi isti učinek lahko dosegli le s tremi ali štirimi ploščami. Toda z vidika znanosti in tehnologije tistega časa je bilo nemogoče to videti. Zato so ladjedelnice imeli veliko težje.

Leta 1803 je bil Fultonov izum predstavljen celemu svetu. Parnik je hodil počasi in gladko vzdolž Sene, ki je uničil um in domišljijo mnogih znanstvenikov in osebnosti Pariza. Vendar pa je vlada Napoleona zavrnila projekt, in razočarani ladjedelničarji so bili prisiljeni iskati srečo v Ameriki.

In avgusta 1807 je prvo svetovno parno ladjo Claremont, v kateri je bil uporabljen najmočnejši parni motor (na sliki), šel ob zalivu Hudson. Mnogi potem preprosto niso verjeli v uspeh.

V svojem prvem letu je "Claremont" šel brez tovora in brez potnikov. Nihče ni hotel iti na potovanje na ladji, ki diha. Toda že na poti nazaj se je pojavil prvi potnik - lokalni kmet, ki je plačal šest dolarjev za vstopnico. Postal je prvi potnik v zgodovini ladjarske družbe. Fulton je bil tako dotaknjen, da je pustolovščini dal osvoboditev za vse svoje izume.