Buhar motorlarının icadı insanlık tarihinde bir dönüm noktasıydı. 17.-18. yüzyılların başında bir yerlerde, verimsiz el emeği, su çarkları ve yel değirmenleri, tamamen yeni ve benzersiz mekanizmalar - buhar motorları ile değiştirilmeye başlandı. Teknik ve endüstriyel devrimler ve insanlığın tüm ilerlemesi onlar sayesinde mümkün oldu.
Fakat buhar motorunu kim icat etti? İnsanlık bunu kime borçlu? Ve ne zamandı? Tüm bu soruların cevaplarını bulmaya çalışacağız.
Çağımızdan önce bile
Buhar makinesinin yaratılış tarihi MÖ ilk yüzyıllarda başlar. İskenderiye Kahramanı, ancak buhara maruz kaldığında çalışmaya başlayan bir mekanizmayı anlattı. Cihaz, üzerine nozulların sabitlendiği bir topdu. Buhar nozüllerden teğet olarak çıktı ve böylece motorun dönmesine neden oldu. Bir çift tarafından çalıştırılan ilk cihazdı.
Buhar makinesinin (daha doğrusu türbinin) yaratıcısı Tagi-al-Dinome'dir (Arap filozofu, mühendisi ve astronomu). Buluşu yaygın olarak bilinir hale geldi.16. yüzyılda Mısır. Mekanizma şu şekilde düzenlenmiştir: buhar akışları doğrudan kanatlı mekanizmaya yönlendirilir ve duman düştüğünde kanatlar döner. Benzer bir şey 1629'da İtalyan mühendis Giovanni Branca tarafından önerildi. Tüm bu buluşların ana dezavantajı, çok fazla miktarda enerji gerektiren ve tavsiye edilmeyen çok fazla buhar tüketimiydi. İnsanlığın o zamanki bilimsel ve teknik bilgisi yeterli olmadığı için gelişme askıya alındı. Ayrıca böyle icatlara hiç gerek yoktu.
Geliştirmeler
17. yüzyıla kadar bir buhar makinesinin yaratılması imkansızdı. Ancak insani gelişme seviyesinin çıtası yükselir yükselmez, ilk kopyalar ve icatlar hemen ortaya çıktı. O zamanlar kimse onları ciddiye almasa da. Örneğin, 1663'te bir İngiliz bilim adamı, Raglan Kalesi'ne kurduğu buluşunun bir taslağını basında yayınladı. Cihazı, kulelerin duvarlarında su yükseltmeye hizmet etti. Ancak, yeni ve bilinmeyen her şey gibi, bu proje de şüpheyle kabul edildi ve daha da geliştirilmesi için hiçbir sponsor yoktu.
Buhar makinesinin yaratılış tarihi, buhar-atmosferik bir motorun icadıyla başlar. 1681'de Fransız bilim adamı Denis Papin, madenlerden su pompalayan bir cihaz icat etti. İlk başta, itici güç olarak barut kullanıldı ve daha sonra su buharı ile değiştirildi. Buhar makinesi böyle doğdu. İngiltere'den bilim adamları Thomas Newcomen ve Thomas Severen tarafından iyileştirilmesine büyük bir katkı yapıldı. Kendi kendini yetiştirmiş Rus mucit Ivan Polzunov da paha biçilmez yardım sağladı.
Papin'in başarısız girişimi
Buharlı atmosferik makine, o zamanlar mükemmel olmaktan çok uzaktı, gemi inşa endüstrisinde özel ilgi gördü. D. Papin, son tasarrufunu, kendi üretiminin su kaldırma buharlı atmosferik makinesini kurmaya başladığı küçük bir gemi satın almak için harcadı. Etki mekanizması, bir yükseklikten düşen suyun tekerlekleri döndürmeye başlamasıydı.
Mucit, testlerini 1707'de Fulda Nehri üzerinde gerçekleştirdi. Birçok insan bir mucizeye bakmak için toplandı: nehir boyunca yelkensiz ve küreksiz hareket eden bir gemi. Ancak testler sırasında bir felaket meydana geldi: motor patladı ve birkaç kişi öldü. Yetkililer talihsiz mucide kızdı ve onu her türlü iş ve projeden yasakladı. Gemiye el konuldu ve imha edildi ve birkaç yıl sonra Papin'in kendisi öldü.
Hata
Papen'in buharlı pişiricisi aşağıdaki çalışma prensibine sahipti. Silindirin dibine az miktarda su dökmek gerekiyordu. Silindirin altına, sıvıyı ısıtmaya yarayan bir mangal yerleştirildi. Su kaynamaya başladığında, ortaya çıkan buhar genişleyerek pistonu kaldırdı. Hava, özel olarak donatılmış bir valf vasıtasıyla pistonun üzerindeki boşluktan dışarı atıldı. Su kaynadıktan ve buhar düşmeye başladıktan sonra, mangalı çıkarmak, havayı çıkarmak için valfi kapatmak ve silindirin duvarlarını soğuk suyla soğutmak gerekiyordu. Bu tür eylemler sayesinde silindirde bulunan buhar yoğunlaşarak pistonun altında oluşur.seyrekleşme ve atmosferik basıncın kuvveti nedeniyle piston tekrar orijinal yerine geri döndü. Aşağı hareketi sırasında faydalı işler yapıldı. Ancak Papen'in buhar motorunun verimliliği negatifti. Buharlı pişiricinin motoru son derece ekonomik değildi. Ve en önemlisi, kullanımı çok karmaşık ve elverişsizdi. Bu nedenle, Papen'in icadının en başından beri bir geleceği yoktu.
Takipçiler
Ancak, buhar motorunun yaratılış tarihi burada bitmedi. Papen'den çok daha başarılı olan bir sonraki, İngiliz bilim adamı Thomas Newcomen'di. Zayıf yönlere odaklanarak seleflerinin çalışmalarını uzun süre inceledi. Ve çalışmalarının en iyisini alarak 1712'de kendi aparatını yarattı. Yeni buhar motoru (gösterilen fotoğraf) şu şekilde tasarlandı: dikey konumda bir silindir ve bir piston kullanıldı. Bu Newcomen, Papin'in eserlerinden alınmıştır. Ancak, başka bir kazanda buhar zaten oluşmuştu. Tüm cilt pistonun etrafına sabitlendi, bu da buhar silindirinin içindeki sızdırmazlığı önemli ölçüde arttırdı. Bu makine aynı zamanda buhar-atmosferiktir (atmosfer basıncı kullanılarak madenden su yükseldi). Buluşun ana dezavantajları, hacimliliği ve verimsizliğiydi: makine çok miktarda kömür "yedi". Ancak, Papen'in icadından çok daha fazla fayda sağladı. Bu nedenle yaklaşık elli yıldır zindanlarda ve madenlerde kullanılmaktadır. Yer altı suyunu pompalamak ve gemileri kurutmak için kullanıldı. Thomas Newcomen arabasını dönüştürmeye çalıştıböylece trafik için kullanılabilir. Ancak tüm girişimleri başarısız oldu.
Kendisini açıklayan sonraki bilim insanı İngiltere'den D. Hull oldu. 1736'da icadını dünyaya sundu: Hareket ettirici olarak çarkları olan buharlı atmosferik bir makine. Gelişimi Papin'den daha başarılıydı. Hemen, bu tür birkaç gemi serbest bırakıldı. Esas olarak mavnaları, gemileri ve diğer gemileri çekmek için kullanılıyorlardı. Ancak, buharlı atmosferik makinenin güvenilirliği güven vermedi ve gemiler ana taşıyıcı olarak yelkenlerle donatıldı.
Ve Hull, Papin'den daha şanslı olmasına rağmen, icatları yavaş yavaş önemini yitirdi ve terk edildi. Yine de, o zamanın buharlı atmosferik makinelerinin birçok özel kusuru vardı.
Rusya'daki buhar motorunun tarihi
Bir sonraki atılım Rus İmparatorluğu'nda gerçekleşti. 1766'da, Barnaul'daki bir metalurji tesisinde, özel üfleyici körükler kullanarak eritme fırınlarına hava sağlayan ilk buhar motoru oluşturuldu. Yaratıcısı, anavatanına hizmetler için bir subay rütbesi bile verilen Ivan Ivanovich Polzunov'du. Mucit, amirlerine körük çalıştırabilen bir "yangın makinesi" için planlar ve planlar sundu.
Ancak, kader Polzunov'a acımasız bir şaka yaptı: projesi kabul edildikten ve araba monte edildikten yedi yıl sonra hastalandı ve tüketimden öldü - testleri başlamadan sadece bir hafta öncemotor. Ancak talimatları motoru çalıştırmak için yeterliydi.
Böylece, 7 Ağustos 1766'da Polzunov'un buhar motoru çalıştırıldı ve yük altına alındı. Ancak aynı yılın Kasım ayında bozuldu. Nedeni, yükleme için tasarlanmamış, kazanın çok ince duvarları olduğu ortaya çıktı. Ayrıca mucit, talimatlarında bu kazanın sadece test sırasında kullanılabileceğini yazmıştır. Polzunov'un buhar motorunun verimliliği olumlu olduğu için yeni bir kazanın imalatı kolayca karşılığını verirdi. 1023 saatlik çalışma için onun yardımıyla 14 kilodan fazla gümüş eritildi!
Ama buna rağmen kimse mekanizmayı tamir etmeye başlamadı. Polzunov'un buhar motoru, 15 yıldan fazla bir süredir bir depoda toz toplarken, sanayi dünyası durmadı ve gelişmedi. Ve sonra parçalar için tamamen söküldü. Görünüşe göre, o anda Rusya henüz buharlı motorlara dönüşmemişti.
Zamanın talepleri
Bu arada hayat durmadı. Ve insanlık sürekli olarak kaprisli doğaya bağlı kalmaya değil, kaderin kendisini kontrol etmeye izin verecek bir mekanizma yaratmayı düşündü. Herkes bir an önce yelkeni terk etmek istiyordu. Bu nedenle, bir buhar mekanizması oluşturma sorunu sürekli havada asılı kaldı. 1753'te Paris'te zanaatkarlar, bilim adamları ve mucitler arasında bir yarışma düzenlendi. Bilimler Akademisi, rüzgarın gücünün yerini alabilecek bir mekanizma oluşturabilenlere ödül verdiğini duyurdu. Ancak L. Euler, D. Bernoulli, Canton de Lacroix ve diğerleri gibi beyinlerin yarışmaya katılmasına rağmen, kimse mantıklı bir teklifte bulunmadı.
Yıllar geçti. Ve sanayi devrimigiderek daha fazla ülkeyi kapsıyor. Diğer güçler arasında üstünlük ve liderlik her zaman İngiltere'ye gitti. On sekizinci yüzyılın sonunda, bu endüstride dünya tekeli unvanını kazandığı için büyük ölçekli endüstrinin yaratıcısı olan Büyük Britanya idi. Mekanik motor sorunu her geçen gün daha alakalı hale geldi. Ve böyle bir motor yaratıldı.
Dünyanın ilk buhar motoru
1784, İngiltere ve dünya için Sanayi Devrimi'nde bir dönüm noktası oldu. Ve bundan sorumlu olan kişi İngiliz tamirci James Watt'tı. Yarattığı buhar makinesi yüzyılın en büyük keşfiydi.
James Watt birkaç yıldır buharlı atmosferik makinelerin çizimlerini, yapısını ve çalışma prensiplerini inceliyor. Ve tüm bunlara dayanarak, motorun verimliliği için silindirdeki suyun ve mekanizmaya giren buharın sıcaklıklarının eşitlenmesi gerektiği sonucuna vardı. Buharlı atmosferik makinelerin ana dezavantajı, silindiri sürekli suyla soğutma ihtiyacıydı. Pahalı ve zahmetliydi.
Yeni buhar motoru farklı şekilde tasarlandı. Böylece silindir özel bir buhar ceketi içine alındı. Böylece Watt, sabit ısıtılmış durumuna ulaştı. Mucit, soğuk suya (yoğunlaştırıcı) daldırılmış özel bir kap yarattı. Bir boru ile ona bir silindir bağlanmıştır. Buhar silindirde bitince bir boru vasıtasıyla yoğuşturucuya girer ve orada tekrar suya dönüşür. Watt, makinesini geliştirmek için çalışırkenkapasitörde bir boşluk yarattı. Böylece silindirden gelen tüm buhar, içinde yoğuşur. Bu yenilik sayesinde buhar genleşme süreci büyük ölçüde artırıldı ve bu da aynı miktarda buhardan çok daha fazla enerji elde edilmesini mümkün kıldı. Bu en büyük başarıydı.
Buhar motorunun yaratıcısı, hava besleme prensibini de değiştirdi. Şimdi buhar önce pistonun altına düştü, böylece onu yükseltti ve sonra pistonun üzerinde toplanarak alç altıldı. Böylece mekanizmadaki pistonun her iki stroku daha önce mümkün olmayan bir şekilde çalışır hale geldi. Ve beygir gücü başına kömür tüketimi, James Watt'ın başarmaya çalıştığı şey olan buharlı atmosferik makinelere göre sırasıyla dört kat daha azdı. Buhar makinesi çok hızlı bir şekilde önce Büyük Britanya'yı, ardından tüm dünyayı fethetti.
Charlotte Dundas
Tüm dünyanın James Watt'ın icadına hayran kalmasından sonra, buhar motorlarının yaygın kullanımı başladı. Böylece, 1802'de, bir çift için ilk gemi İngiltere'de ortaya çıktı - Charlotte Dundas teknesi. Yaratıcısı William Symington'dur. Tekne, kanal boyunca çekme mavnaları olarak kullanıldı. Taşıyıcının gemideki rolü, kıç üzerine monte edilmiş bir kürek çarkı tarafından oynandı. Tekne ilk kez testleri başarıyla geçti: iki büyük mavnayı altı saatte 18 mil çekti. Aynı zamanda, rüzgar ona büyük ölçüde müdahale etti. Ama yaptı.
Yine de, çarkın altında oluşan güçlü dalgalar nedeniyle kanalın kıyılarının yıkanacağından korktukları için beklemeye alındı. Bu arada, üzerindeCharlotte, bugün tüm dünyanın ilk buharlı geminin yaratıcısı olarak kabul ettiği bir adam tarafından test edildi.
Dünyadaki ilk buharlı gemi
İngiliz gemi yapımcısı Robert Fulton, gençliğinden buharla çalışan bir gemi hayal etti. Ve şimdi onun hayali gerçek oldu. Ne de olsa, buhar motorlarının icadı, gemi yapımında yeni bir itici güçtü. Fulton, konunun maddi tarafını devralan Amerika'dan gelen elçi R. Livingston ile birlikte buhar motorlu bir gemi projesini üstlendi. Bir kürek taşıyıcı fikrine dayanan karmaşık bir icattı. Geminin yanları boyunca, birçok kürek taklit eden bir sıra plaka halinde gerildi. Aynı zamanda, plakalar zaman zaman birbirine müdahale etti ve kırıldı. Bugün aynı etkinin sadece üç veya dört karo ile elde edilebileceğini rahatlıkla söyleyebiliriz. Ancak o zamanın bilim ve teknolojisi açısından bunu görmek gerçekçi değildi. Bu nedenle gemi yapımcılarının işi çok daha zordu.
1803'te Fulton'un icadı dünyaya tanıtıldı. Buharlı gemi, Seine boyunca yavaş ve eşit bir şekilde hareket ederek, Paris'teki birçok bilim adamının ve figürün zihinlerini ve hayal gücünü etkiledi. Ancak Napolyon hükümeti projeyi reddetti ve hoşnutsuz gemi yapımcıları servetlerini Amerika'da aramaya zorlandı.
Ve Ağustos 1807'de, en güçlü buhar motorunun dahil olduğu Claremont adlı dünyanın ilk buharlı teknesi (fotoğraf sunulmuştur), Hudson Körfezi boyunca gitti. O zaman çoğu kişi başarıya inanmadı.
Clermont, yüksüz ve yolcusuz ilk yolculuğuna çıktı. kimse gitmek istemediateş püskürten bir gemide seyahat edin. Ama zaten dönüş yolunda, ilk yolcu belirdi - bir bilet için altı dolar ödeyen yerel bir çiftçi. Denizcilik şirketinin tarihindeki ilk yolcu oldu. Fulton o kadar duygulandı ki, cesur adama tüm icatlarını ömür boyu bedavaya verdi.
