Historie tvorby parního stroje a jeho aplikace

Vynález parních motorů byl zlomem v dějinách lidstva. Někde na přelomu 17. a 18. století, neefektivní ruční práce, vodní kola a větrné mlýny

Ale kdo vynalezl parní stroj? Kdo je tento muž povinen? A kdy to bylo? Pokusíme se najít všechny odpovědi na všechny tyto otázky.

Již před naší dobou

Historie tvorby parního stroje začíná v 1. století před naším letopočtem. Geron z Alexandrie popsal mechanismus, který začal pracovat jen tehdy, když byl ovlivněn párou. Přístroj byl míč, na kterém byly trysky fixovány. Pára unikla z trysek a způsobila otáčení motoru. Byl to první přístroj, který pracoval pro pár.

Tvůrce parního stroje (nebo spíše turbíny) - Tagi-al-Dinome (arabský filozof, inženýr a astronom). Jeho vynález byl v 16. století široce známý v Egyptě. Mechanismus byl uspořádán následovně: toky páry byly nasměrovány přímo na mechanismus s lopatkami a když se kouř naléval - lopatky se otáčely. Něco podobné v roce 1629 nabídlo a italský inženýr Giovanni Branca. Hlavním nedostatkem všech těchto vynálezů byla příliš velká spotřeba páry, která zase vyžadovala obrovské náklady na energii a nebylo žádoucí. Vývoj byl pozastaven, protože vědecká a technická znalost lidstva nestačila. Kromě toho potřeba takových vynálezů zcela chybí.

Vývoj

Až do 17. století bylo vytvoření parního stroje nemožné. Ale jakmile vyskočila barva úrovně vývoje lidstva, objevily se ihned první kopie a vynálezy. I když vážně nikdo v té době to nebral. Tak například v roce 1663 anglický vědec publikoval v tisku návrh svého vynálezu, který instaloval v zámku Reglan. Jeho zařízení sloužilo ke zvedání vody na stěnách věží. Nicméně, stejně jako všechno nové a neprozkoumané, tento projekt byl přijat s pochybnostmi a sponzoři pro jeho další vývoj nebyli nalezeni.

Historie tvorby parního stroje začíná vynálezem parní atmosférického stroje. V roce 1681 byl vědec z Francie Denis Papin vynalezl zařízení, které čerpalo vodu z dolů. Jako hnací síla nejprve byl použit střelný prach a pak byl nahrazen vodní párou. Takže tam byl stroj na páru a atmosféru. Velký přínos k jejímu zlepšení přispěli vědci z Anglie, Thomas Newcomen a Thomas Severin. Neocenitelnou nápovědou poskytl i ruský vynálezce - auto-učil Ivan Polzunov.

Neúspěšný pokus Papena

Parní atmosférický stroj, který v dané době nebyl dokonalý, přitahoval zvláštní pozornost v odvětví stavby lodí. D. Papen využil své poslední úspory na získání malého plavidla, kde se zabýval instalací stroje na výrobu páry a atmosféry z vlastní výroby. Mechanismus působení spočíval v tom, že voda, která spadla z výšky, začala otáčet kola.

Vynálezce provedl své testy v roce 1707 na řece Fulda. Mnozí lidé se shromáždili, aby se podívali na zázrak: loď, která se pohybuje na řece bez plachet a vesel. Během testů však došlo k katastrofě: motor explodoval a několik lidí zemřelo. Úřady se rozhněvaly na neúspěšného vynálezce a zakázaly mu práci a projekty. Loď byla zabavena a zničena a o několik let později sám zemřel.

Chyba

Papenův parník měl následující pracovní princip. Ve spodní části válce bylo nutno nalít malé množství vody. Sama o sobě leží pražírna válec, který sloužil pro ohřev kapaliny. Když se voda začala vařit, pára se roztáhla a píst se zvedl. Z prostoru nad pístem se přes speciálně vybavený ventil vytlačil vzduch. Poté, co začal vody k varu a spadl páry, bylo nutné odstranit ohništi, pro uzavření ventilu, aby se odstranil vzduch, a pomocí studené vody pro chlazení stěny válce. Prostřednictvím těchto akčních dvojic, který byl ve válci, kondenzované, že byla vytvořena za vakua pístu a atmosférickým tlakem kvůli síle pístních vrátí do své původní místo. Při jeho sestupném pohybu se udělala užitečná práce. Účinnost parního motoru Papen však byla negativní. Motor lodi byl mimořádně nehospodárný. A co je nejdůležitější, bylo příliš složité a nepohodlné fungovat. Papenův vynález proto neměl od samého začátku budoucnost.

Následovníci

Historie tvorby parního stroje se však zde nekončí. Další, mnohem úspěšnější než Papen, byl anglický vědec Thomas Newcomen. Dlouhou dobu studoval práci svých předchůdců a soustředil se na slabé stránky. A vzali to nejlepší ze své práce, vytvořili v roce 1712 jeho aparát. Nový parní stroj (nahoře nahoře) byl navržen tak, že byl použit válec, který byl ve svislé poloze, a také píst. Tento Newcomen převzal od Papenových prací. Avšak pára byla vytvořena v jiném kotli. Kolem pístu byla upevněna celá kůže, což značně zvýšilo těsnost uvnitř parního válce. Tento stroj byl rovněž parní atmosférický (voda se zvedla z baňky pomocí atmosférického tlaku). Hlavní nevýhody tohoto vynálezu byly jeho těžkopádné a neekonomické: stroj "jedl" velké množství uhlí. Přineslo však mnohem více výhod než vynález Papenových. Proto bylo v dungeonech a dolech používáno téměř 50 let. Využívá se pro čerpání podzemních vod i pro sušení lodí. Thomas Newcomen se pokusil přeměnit své auto tak, aby bylo možné ho použít pro provoz. Nicméně, všechny jeho pokusy byly neúspěšné.

Další vědec, který tvrdil, že je sám, byl D. Hull z Anglie. V roce 1736 uvedl svět do svého vynálezu: parní atmosférický stroj, který měl pohon jako pohon. Jeho vývoj byl úspěšnější než vývoj Papen. Okamžitě bylo vyrobeno několik takových lodí. V podstatě byly používány k tažení člunů, lodí a jiných plavidel. Spolehlivost stroje s parním vzduchem však nebyla důvěryhodná a plavidla byla jako hlavní pohonná jednotka vybavena plachtami.

A ačkoli Hoole byl šťastnější než Papen, jeho vynálezy postupně ztratily význam a byli opuštěni. Přesto, stroje páry a atmosféry té doby měly mnoho specifických nedostatků.

Historie tvorby parního stroje v Rusku

Dalším průlomem se stalo v ruské říši. V roce 1766 v hutnickém závodě v Barnaulu vznikl první parní stroj, který dodával vzduch do tavící pece pomocí speciálních vlnovců. Jeho tvůrcem byl Ivan Ivanovič Polzunov, který pro své služby před svou vlasti dokonce získal důstojnou hodnost. Vynálezce představil svým nadřízeným plány a plány "ohnivého stroje", schopného vyvést vlnící se vlnovce.

Avšak osud hrál krutý vtip s Polzunova: bylo přijato sedm let po svém návrhu, a auto je sestaveno, když onemocněl a zemřel spotřeby - jen jeden týden před testování začal svůj motor. Jeho pokyny však stačily k nastartování motoru.

Takže dne 7. srpna 1766 byl parní stroj Polzunov spuštěn a zatížen. V listopadu téhož roku se však rozpadla. Důvodem byla příliš tenká stěna kotle, která nebyla určena k nakládání. A vynálezce napsal ve svých pokynech, že tento kotel může být použit pouze během zkoušek. Výroba nového kotle by se snadno vyplatila, protože účinnost parního stroje Polzunov byla pozitivní. Za 1023 hodin práce s pomocí pomazal stříbro 14 pódií!

Ale navzdory tomu, nikdo k opravě mechanismu ne. Parní stroj Polzunov byl v skladu více než 15 let, zatímco průmysl průmyslu nezastavil a nevyvíjel. A pak byl kompletně demontován pro náhradní díly. Zdá se, že v té době Rusko ještě nevyrostlo na parní stroje.

Časové požadavky

Mezitím život nehynul. A lidstvo neustále přemýšlelo o vytvoření mechanismu, který by nezávisel na povahové povaze, ale spíše vládne osudu sám. Z plachty všichni chtěli co nejrychleji odmítnout. Proto byla otázka vytvoření parního stroje stále ve vzduchu. V roce 1753 v Paříži byla zahájena soutěž mezi mistry, vědci a vynálezci. Akademie věd oznámila cenu někomu, kdo může vytvořit mechanismus, který může nahradit sílu větru. Navzdory skutečnosti, že soutěž zahrnovala takové myšlenky jako L. Euler, D. Bernoulli, Canton de Lacroix a další, nikomu žádný rozumný návrh neudělal.

Uplynuly roky. A průmyslová revoluce pokrývala stále více zemí. Přednost a vedení mezi ostatními mocnostmi bylo v Anglii. Koncem osmnáctého století se Velké Británii stalo tvůrcem rozsáhlého průmyslu, díky kterému získalo v tomto průmyslu titul světového monopolu. Otázka mechanického motoru se stala stále více relevantní každým dnem. Takový motor byl vytvořen.

První parní stroj na světě

1784 byl pro Anglii a pro celý svět v průmyslové revoluci. A odpovědný za to byl anglický mechanik James Watt. Parní stroj, který vytvořil, byl nejhlasitějším objevem století.

James Watt několik let studoval kresby, strukturu a principy fungování parních atmosférických strojů. A na základě všech těchto skutečností dospěl k závěru, že pro účinnost motoru je nutné vyrovnat teploty vody ve válci a páru, která vstupuje do mechanismu. Hlavní nevýhodou parních atmosférických strojů byla trvalá potřeba válce ochlazovat vodou. Bylo to zbytečné a nevhodné.

Nový parní stroj byl konstruován jiným způsobem. Takže válec byl speciální košile páry. Tak Watt dosáhl svého konstantního vytápěného stavu. Vynálezce vytvořil speciální nádobu ponořenou do studené vody (kondenzátor). Na potrubí byla připevněna trubka. Když byla pára vyvedena ve válci, prošla trubkou do kondenzátoru a tam se obrátila zpět do vody. Při práci na zlepšování svého vozu Watt vytvořil vakuum v kondenzátoru. Z tohoto důvodu se v ní kondenzovala veškerá pára z válce. Díky této inovace se proces rozšiřování páry značně zvýšil, což zase umožnilo získat mnohem více energie ze stejného množství páry. Byla to koruna úspěchu.

Tvůrce parního stroje také změnil princip přívodu vzduchu. Teď pára nejprve padala pod píst, čímž ji zvedla a pak se sbírala přes píst a spustila ji. Tak se obě zdvihy pístu v mechanismu začaly pracovat, což dříve nebylo možné. A spotřeba uhlí na koně byla čtyřikrát nižší než u vozidel s atmosférou páry, což se James Watt snažil. Parní stroj rychle vyhrál nejprve Velkou Británii a pak celý svět.

Charlotte Dundasová

Po tom, co byl celý svět zasažen vynálezem Jamese Watta, začala široká aplikace parních motorů. Takže v roce 1802 v Anglii se objevila první loď pro pár - loď "Charlotte Dundas". Jeho tvůrcem je William Simington. Loď byla používána jako tažné čluny přes kanál. Úloha pohonu na lodi hrála vrtule namontovaná na zádi. Loď poprvé úspěšně prošla zkouškou: táhla dva obrovské čluny za 18 mil za šest hodin. Zároveň byl silně zasažen větrem. Ale udělal to.

A přesto byl vtipčen, protože se obávali, že kvůli silným vlnám, které byly vytvořeny pod vrtulníky, by břehy kanálu byly rozmazané. Mimochodem, na zkouškách "Charlotte" byl člověk, kterého celý svět považuje za tvůrce prvního parníku.

První parník na světě

Anglický stavitel lodí Robert Fulton od mládí snil o lodi s parním motorem. A teď se jeho sen stal realizovatelným. Koneckonců, vynález parních strojů se stal novým impulsem pro stavbu lodí. Společně s velvyslancem z Ameriky R. Livingstoneem, který se zabýval materiální stránkou věci, se Fulton zapojil do projektu lodi s parním motorem. Byl to složitý vynález založený na myšlence na veselý motiv. Na bocích lodi se protáhl v řadě desek, napodobujících spoustu vesla. Současně se desky neustále vzájemně bránily a lámaly. Dnes lze jednoduše říci, že stejný účinek lze dosáhnout pouze u tří nebo čtyř desek. Ale z pohledu vědy a techniky v té době to bylo neskutečné vidět. Stavitelům lodí proto bylo mnohem obtížnější.

V roce 1803 byl vynález společnosti Fulton předložen celému světu. Parník chodil pomalu a hladce podél Seiny a zasáhl myšlenky a představy mnoha učitelů a osobností z Paříže. Napoleonská vláda však tento projekt odmítla a frustrovaní loděnici byli nuceni hledat štěstí v Americe.

A v srpnu 1807 první loď na světě s názvem „Claremont“, ve kterém se podílela nejsilnější parní lokomotiva (zobrazeno foto), šel na Hudson Bay. Mnoho pak jednoduše nevěřilo úspěchu.

Na svém prvním letu Claremont šel bez nákladu a bez cestujících. Nikdo nechtěl jít na výlet na palubě dýchací lodi. Již na cestě se objevil první cestující - místní farmář, který zaplatil za vstupenku šest dolarů. Stal se prvním pasažérem v historii námořní společnosti. Fulton byl tak dotkl, že daredevil dal svobodnou záchrannou lanovku pro všechny jeho vynálezy.