Zgodovina ustvarjanja parnega motorja in njegove uporabe

Izum parnih strojev je bila prelomnica v zgodovini človeštva. Nekje na prelomu 17. in 18. stoletja, neučinkovita ročna dela, vodna kolesa in vetrnice

Toda kdo je izumil parni stroj? Kdo je ta človek dolžan? In kdaj je bilo to? 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 (ali bolje, 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: tokovi pare so bili usmerjeni 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 potreba po takih izumih popolnoma odsotna.

Razvoj

Do 17. stoletja ni bilo mogoče ustvariti parnega motorja. Toda takoj, ko je stopnja razvoja človeštva vzletela, so se takoj pojavile prve kopije in izumi. Čeprav ga resno nihče v tistem času 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 vse novo in neraziskano, ta projekt sprejel z dvomom in sponzorji za njegov nadaljnji razvoj niso našli.

Zgodovina ustvarjanja parnega motorja se začne z izumom parne atmosferske naprave. Leta 1681 je bil znanstvenik iz Francije Denis Papin izumil napravo, ki je črpala vodo iz rudnikov. Najprej se je kot gonilna sila uporabil smodnik, nato pa ga je zamenjala vodna para. Torej je bil parni in atmosferski stroj. Velik prispevek k njegovemu izboljšanju so znanstveniki iz Anglije, Thomas Newcomen in Thomas Severin. Neprijetna pomoč je opravil tudi ruski izumitelj-samouk Ivan Polzunov.

Neuspešen poskus Papena

Stroj za parno atmosfero, 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 se je ukvarjal z namestitvijo naprave za vodno parno in atmosfero lastne proizvodnje. Mehanizem delovanja je bil, da je padla z višine, voda 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 nalijte malo vode. Pod samim cilindrom je bila nameščena lahka, ki je služila za segrevanje tekočine. Ko je voda začela vreti, 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 vlivati ​​pare, je bilo potrebno odstraniti lonček, zaprite ventil, da odstranite zrak, in hladno vodo, da ohladite stene valja. S takšno dejanje parov, ki se je v valju, zgoščenih se je oblikovala pod batom vakuumom in atmosferskim tlakom zaradi sile bata se vrne v svojo prvotno mesto. Med njegovim navzdol je bilo opravljeno koristno delo. Vendar pa je bila učinkovitost parnega motorja Papen negativna. Motor je bil zelo neekonomičen. 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 svoje delo, ki ga je leta 1712 ustvaril njegov aparat. Novi parni motor (na sliki zgoraj) je bil zasnovan na naslednji način: uporabljen je bil valj, ki je bil v navpični legi in tudi bat. Ta Newcomen je vzel iz Papenovih del. Vendar pa je bila para oblikovana v drugem kotlu. Okoli bata je bila pritrjena celotna koža, ki je močno povečala tesnost znotraj parnega cilindra. Ta stroj je bil tudi parno-atmosferski (voda se je iz rudnika dvignila s pomočjo atmosferskega tlaka). 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 bil D. Hull iz Anglije. Leta 1736 je svetu predstavil svoj izum: parni atmosferski stroj, ki je imel pogon kot pogon. 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. Še vedno pa so stroji s paro in vzdušjem takrat imeli številne posebne pomanjkljivosti.

Zgodovina ustvarjanja parnega motorja v Rusiji

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

Vendar pa je usoda igrali kruta šala z Polzunova: bil sprejet sedem let po svojem osnutku, in avto je sestavljen, je zbolel in umrl porabe - samo en teden pred testiranja začel svoj motor. Vendar so njegova navodila dovolj za zagon motorja.

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

Toda kljub temu nihče za popravilo mehanizma ni. Parni motor Polzunov je v skladišču več kot 15 let prašel, medtem ko se je svetovni industriji še vedno ne stojal in se razvijal. In potem je bil popolnoma razstavljen za rezervne dele. Očitno je takrat Rusija še zrasla na parne stroje.

Časovne zahteve

Medtem, življenje ni bilo mirno. In človeštvo nenehno razmišljalo o ustvarjanju mehanizma, ki ne bi bil odvisen od kapricijske narave, temveč bi upravljal usodo sam. Od jadra so vsi želeli čim prej zavrniti. Zato je bilo vprašanje ustvarjanja parnega motorja nenehno prekinjeno v zraku. Leta 1753 je v Parizu začel tekmovanje med mojstri, znanstveniki in izumitelji. Akademija znanosti je napovedala nagrado nekome, ki lahko ustvari mehanizem, ki lahko nadomesti moč vetra. Kljub dejstvu, 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 pokrivala vedno več držav. Primarnost in vodstvo med drugimi silami je bila v Angliji neločljiva. 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 pomembno od dneva v dan. Takšen motor je bil ustvarjen.

Prvi parni motor na svetu

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

James Watt že nekaj let je preučeval načela risb, strukture in delovanja naprav za parno atmosfero. Na podlagi vsega tega je zakljucil, da je za ucinkovitost motorja potrebno izenačiti temperaturo vode v cilindru in pare, ki vstopajo v mehanizem. Glavna pomanjkljivost strojev s parnim ozračjem je bila nenehna potreba po ohladitvi cilindra z vodo. Bil je izdatek in neprijetno.

Novi parni motor je bil zgrajen na drugačen način. Torej, je bil valj posebna srajca pare. Tako je Watt dosegel stalno ogrevano stanje. Izumitelj je ustvaril posebno posodo, ki je potopljena v hladno vodo (kondenzator). Cevi je bila pritrjena na cev. Ko je bila parna para obdelana v valju, se je skozi cev vrnila v kondenzator in tam se je vrnil v vodo. Pri razvoju avtomobila je Watt ustvaril vakuum v kondenzatorju. Tako so se v njej zgostile vse hlape iz valja. Zahvaljujoč tej inovaciji se je močno povečal proces raztezanja pare, kar je omogočilo, da iz iste količine pare izločimo veliko več energije. To je bila krona uspeha.

Tudi ustvarjalec parnega motorja je spremenil princip oskrbe z zrakom. Sedaj pa je padla pada najprej pod batom, s tem pa jo je dvignila in nato zbrala nad batom 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 storil James Watt. Parni motor je hitro osvojil najprej Veliko Britanijo in nato ves svet.

Charlotte Dundas

Po tem, ko je ves svet prizadel izum James Watt, se je pričela 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 barža čez kanal. Vlogo propulsorja na ladji je igral propeler, nameščen na krmi. Čoln je prvič uspešno opravil preizkus: v šestih letih je vlekel dve ogromni barži za 18 milj. Hkrati mu je močno vplivala navzočnost. Ampak on je to storil.

In vendar se je šalil, ker so se bali, da bi se zaradi močnih valov, ki so bili ustvarjeni pod propelerji, obrežje kanala zameglilo. Mimogrede, pri poskusih "Charlotte" je bil človek, ki ga ves svet razume kot ustvarjalca prvega parnika.

Prvi parnik na svetu

Angleški ladjedelec Robert Fulton od svoje mladosti je 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 Messenger Amerike R. Livingston, ki je prevzel finančno strani vprašanje, Fulton prevzel osnutek 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 veslo. Hkrati so se plošče nenehno ovirale in lomile. Danes je mogoče zlahka reči, da bi lahko isti učinek dosegli le s tremi ali štirimi ploščami. Toda z vidika znanosti in tehnologije v tistem času je bilo nerealno videti. Zato so ladjedelnice imele veliko težje.

Leta 1803 je Fultonov izum predstavil celemu svetu. Parnik je hodil počasi in gladko vzdolž Sene, ki je udaril uma in domišljijo številnih znanstvenikov in osebnosti Pariza. Vendar je Napoleonova vlada zavrnila projekt, zato so bili razočarani ladjedelnici prisiljeni iskati srečo v Ameriki.

In v avgustu 1807 prva ladja na svetu, imenovan "Claremont", v katerem je bil vključen najmočnejši parni stroj (foto na sliki), je šel na Hudson Bay. Mnogi potem preprosto niso verjeli v uspeh.

Na svojem prvem poletu 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 za vse njegove iznajdbe dal pustolovščino brezplačen življenjski slog.