Penciptaan enjin wap merupakan titik perubahan dalam sejarah manusia. Di suatu tempat pada pergantian abad ke-17-18, buruh manual yang tidak cekap, roda air dan kincir angin mula digantikan dengan mekanisme yang benar-benar baru dan unik - enjin stim. Terima kasih kepada mereka bahawa revolusi teknikal dan perindustrian, dan keseluruhan kemajuan umat manusia, menjadi mungkin.
Tetapi siapakah yang mencipta enjin wap? Kepada siapa manusia berhutang ini? Dan bilakah itu? Kami akan cuba mencari jawapan kepada semua soalan ini.
Malah sebelum zaman kita
Sejarah penciptaan enjin stim bermula pada abad pertama SM. Hero of Alexandria menggambarkan mekanisme yang hanya mula berfungsi apabila ia terdedah kepada wap. Peranti itu adalah bola yang muncungnya dipasang. Stim keluar secara tangen dari muncung, dengan itu menyebabkan enjin berputar. Ia merupakan peranti pertama yang dikuasakan oleh pasangan.
Pencipta enjin wap (lebih tepat, turbin) ialah Tagi-al-Dinome (ahli falsafah, jurutera dan astronomi Arab). Ciptaannya dikenali secara meluas diMesir pada abad ke-16. Mekanisme itu disusun seperti berikut: aliran wap diarahkan terus ke mekanisme dengan bilah, dan apabila asap jatuh, bilah berputar. Sesuatu yang serupa telah dicadangkan pada tahun 1629 oleh jurutera Itali Giovanni Branca. Kelemahan utama semua ciptaan ini adalah penggunaan wap yang terlalu banyak, yang seterusnya memerlukan sejumlah besar tenaga dan tidak digalakkan. Pembangunan telah digantung, kerana pengetahuan saintifik dan teknikal manusia pada masa itu tidak mencukupi. Selain itu, ciptaan sedemikian tidak diperlukan sama sekali.
Pembangunan
Sehingga abad ke-17, penciptaan enjin stim adalah mustahil. Tetapi sebaik sahaja tahap pembangunan manusia melonjak, salinan dan ciptaan pertama segera muncul. Walaupun tiada siapa yang memandang serius pada mereka ketika itu. Jadi, sebagai contoh, pada tahun 1663, seorang saintis Inggeris menerbitkan draf ciptaannya di akhbar, yang dipasangnya di Istana Raglan. Alatnya berfungsi untuk menaikkan air di dinding menara. Walau bagaimanapun, seperti semua yang baharu dan tidak diketahui, projek ini diterima dengan keraguan dan tiada penaja untuk pembangunan selanjutnya.
Sejarah penciptaan enjin wap bermula dengan penciptaan enjin wap-atmosfera. Pada tahun 1681, saintis Perancis Denis Papin mencipta alat yang mengepam air keluar dari lombong. Pada mulanya, serbuk mesiu digunakan sebagai tenaga penggerak, dan kemudian digantikan dengan wap air. Ini adalah bagaimana enjin stim dilahirkan. Sumbangan besar kepada peningkatannya telah dibuat oleh saintis dari England, Thomas Newcomen dan Thomas Severen. Pencipta otodidak Rusia Ivan Polzunov turut memberikan bantuan yang tidak ternilai.
Percubaan Papin gagal
Mesin wap-atmosfera, jauh daripada sempurna pada masa itu, menarik perhatian khusus dalam industri pembinaan kapal. D. Papin menghabiskan simpanan terakhirnya untuk membeli sebuah kapal kecil, di mana dia mula memasang mesin wap-atmosfera yang mengangkat air pengeluarannya sendiri. Mekanisme tindakannya ialah, jatuh dari ketinggian, air mula memutarkan roda.
Pencipta menjalankan ujiannya pada tahun 1707 di Sungai Fulda. Ramai orang berkumpul untuk melihat keajaiban: sebuah kapal yang bergerak di sepanjang sungai tanpa layar dan dayung. Walau bagaimanapun, semasa ujian, bencana berlaku: enjin meletup dan beberapa orang mati. Pihak berkuasa marah kepada pencipta malang itu dan melarangnya daripada sebarang kerja dan projek. Kapal itu dirampas dan dimusnahkan, dan beberapa tahun kemudian Papin sendiri meninggal dunia.
Ralat
Pengukus Papen mempunyai prinsip operasi berikut. Di bahagian bawah silinder adalah perlu untuk menuangkan sedikit air. Sebuah brazier terletak di bawah silinder itu sendiri, yang berfungsi untuk memanaskan cecair. Apabila air mula mendidih, wap yang terhasil, mengembang, menaikkan omboh. Udara dikeluarkan dari ruang di atas omboh melalui injap yang dilengkapi khas. Selepas air mendidih dan wap mula turun, anda perlu mengeluarkan brazier, menutup injap untuk mengeluarkan udara, dan menyejukkan dinding silinder dengan air sejuk. Terima kasih kepada tindakan sedemikian, wap yang berada di dalam silinder terkondensasi, terbentuk di bawah ombohrarefaction, dan disebabkan oleh daya tekanan atmosfera, omboh kembali semula ke tempat asalnya. Semasa pergerakan ke bawah, kerja berguna telah dilakukan. Walau bagaimanapun, kecekapan enjin stim Papen adalah negatif. Enjin pengukus adalah sangat tidak ekonomik. Dan yang paling penting, ia terlalu rumit dan menyusahkan untuk digunakan. Oleh itu, ciptaan Papen tidak mempunyai masa depan sejak awal lagi.
Pengikut
Namun, sejarah penciptaan enjin stim tidak berakhir di situ. Yang seterusnya, yang sudah jauh lebih berjaya daripada Papen, ialah saintis Inggeris Thomas Newcomen. Dia mengkaji kerja pendahulunya untuk masa yang lama, memberi tumpuan kepada kelemahan. Dan mengambil yang terbaik dari kerja mereka, dia mencipta peralatannya sendiri pada tahun 1712. Enjin stim baharu (gambar ditunjukkan) direka seperti berikut: silinder digunakan, yang berada dalam kedudukan menegak, serta omboh. Newcomen ini mengambil daripada karya Papin. Walau bagaimanapun, wap telah terbentuk dalam dandang lain. Seluruh kulit dipasang di sekeliling omboh, yang meningkatkan kekejangan di dalam silinder stim dengan ketara. Mesin ini juga wap-atmosfera (air naik dari lombong menggunakan tekanan atmosfera). Kelemahan utama ciptaan ini adalah kekekalan dan ketidakcekapannya: mesin "memakan" sejumlah besar arang batu. Walau bagaimanapun, ia membawa lebih banyak faedah daripada ciptaan Papen. Oleh itu, ia telah digunakan di penjara bawah tanah dan lombong selama hampir lima puluh tahun. Ia digunakan untuk mengepam air bawah tanah, serta mengeringkan kapal. Thomas Newcomen cuba menukar keretanyasupaya ia boleh digunakan untuk lalu lintas. Bagaimanapun, semua percubaannya gagal.
Saintis seterusnya yang mengumumkan dirinya ialah D. Hull dari England. Pada tahun 1736, beliau mempersembahkan ciptaannya kepada dunia: mesin wap-atmosfera, yang mempunyai roda dayung sebagai penggerak. Perkembangannya lebih berjaya daripada Papin. Serta-merta, beberapa kapal sebegitu dilepaskan. Mereka digunakan terutamanya untuk menunda tongkang, kapal dan kapal lain. Walau bagaimanapun, kebolehpercayaan mesin wap-atmosfera tidak menimbulkan keyakinan, dan kapal-kapal itu dilengkapi dengan layar sebagai penggerak utama.
Dan walaupun Hull lebih bernasib baik daripada Papin, ciptaannya beransur hilang relevan dan ditinggalkan. Namun, mesin wap-atmosfera pada masa itu mempunyai banyak kelemahan khusus.
Sejarah enjin wap di Rusia
Kejayaan seterusnya berlaku di Empayar Rusia. Pada tahun 1766, enjin wap pertama telah dicipta di kilang metalurgi di Barnaul, yang membekalkan udara ke relau lebur menggunakan belos blower khas. Penciptanya ialah Ivan Ivanovich Polzunov, yang bahkan diberi pangkat pegawai untuk perkhidmatan ke tanah airnya. Pencipta membentangkan pelan tindakan dan rancangan kepada pegawai atasannya untuk "mesin api" yang mampu menghidupkan bunyi belos.
Namun, nasib memainkan jenaka yang kejam dengan Polzunov: tujuh tahun selepas projeknya diterima dan kereta itu dipasang, dia jatuh sakit dan mati akibat penggunaan - hanya seminggu sebelum ujiannya bermulaenjin. Bagaimanapun, arahannya sudah cukup untuk menghidupkan enjin.
Jadi, pada 7 Ogos 1766, enjin wap Polzunov dilancarkan dan diletakkan di bawah beban. Walau bagaimanapun, pada November tahun yang sama, ia rosak. Sebabnya ternyata dinding dandang yang terlalu nipis, tidak bertujuan untuk memuatkan. Lebih-lebih lagi, pencipta menulis dalam arahannya bahawa dandang ini hanya boleh digunakan semasa ujian. Pembuatan dandang baru akan dengan mudah membuahkan hasil, kerana kecekapan enjin stim Polzunov adalah positif. Selama 1023 jam bekerja, lebih daripada 14 paun perak telah dileburkan dengan bantuannya!
Tetapi walaupun ini, tiada siapa yang mula membaiki mekanisme itu. Enjin wap Polzunov mengumpul habuk selama lebih daripada 15 tahun di dalam gudang, manakala dunia industri tidak berdiam diri dan berkembang. Dan kemudian ia telah dibongkar sepenuhnya untuk bahagian. Nampaknya, pada masa itu, Rusia belum lagi membesar dengan enjin wap.
Tuntutan zaman
Sementara itu, kehidupan tidak berhenti. Dan manusia sentiasa berfikir tentang mewujudkan mekanisme yang membolehkan untuk tidak bergantung pada sifat berubah-ubah, tetapi untuk mengawal nasib itu sendiri. Semua orang mahu meninggalkan layar secepat mungkin. Oleh itu, persoalan mewujudkan mekanisme stim sentiasa tergantung di udara. Pada tahun 1753, pertandingan di kalangan tukang, saintis dan pencipta telah dikemukakan di Paris. Akademi Sains mengumumkan anugerah kepada mereka yang boleh mencipta mekanisme yang boleh menggantikan kuasa angin. Tetapi walaupun fakta bahawa minda seperti L. Euler, D. Bernoulli, Canton de Lacroix dan lain-lain menyertai pertandingan itu, tiada siapa yang membuat cadangan yang masuk akal.
Tahun-tahun berlalu. Dan revolusi perindustrianmeliputi lebih banyak negara. Keunggulan dan kepimpinan di kalangan kuasa lain selalu pergi ke England. Menjelang akhir abad kelapan belas, Great Britain yang menjadi pencipta industri berskala besar, berkat yang memenangi gelaran monopoli dunia dalam industri ini. Persoalan enjin mekanikal setiap hari menjadi lebih relevan. Dan enjin sedemikian telah dicipta.
Enjin wap pertama di dunia
1784 menandakan titik perubahan dalam Revolusi Perindustrian untuk England dan dunia. Dan orang yang bertanggungjawab untuk ini ialah mekanik Inggeris James Watt. Enjin wap yang diciptanya ialah penemuan terbesar abad ini.
James Watt telah mengkaji lukisan, struktur dan prinsip operasi mesin wap-atmosfera selama beberapa tahun. Dan berdasarkan semua ini, dia menyimpulkan bahawa untuk kecekapan enjin, adalah perlu untuk menyamakan suhu air dalam silinder dan wap yang memasuki mekanisme. Kelemahan utama mesin wap-atmosfera ialah keperluan berterusan untuk menyejukkan silinder dengan air. Ia mahal dan menyusahkan.
Enjin wap baharu direka bentuk secara berbeza. Jadi, silinder itu dimasukkan ke dalam jaket stim khas. Oleh itu Watt mencapai keadaan panas yang berterusan. Pencipta mencipta bekas khas yang direndam dalam air sejuk (kondenser). Sebuah silinder dipasang padanya dengan paip. Apabila wap telah habis di dalam silinder, ia memasuki pemeluwap melalui paip dan bertukar semula menjadi air di sana. Semasa bekerja untuk menambah baik mesinnya, Wattmencipta vakum dalam kapasitor. Oleh itu, semua wap yang datang daripada silinder terpeluwap di dalamnya. Terima kasih kepada inovasi ini, proses pengembangan stim telah meningkat dengan banyak, yang seterusnya memungkinkan untuk mengekstrak lebih banyak tenaga daripada jumlah stim yang sama. Ia adalah pencapaian yang paling cemerlang.
Pencipta enjin stim juga mengubah prinsip bekalan udara. Sekarang wap mula-mula jatuh di bawah omboh, dengan itu menaikkannya, dan kemudian dikumpulkan di atas omboh, menurunkannya. Oleh itu, kedua-dua lejang omboh dalam mekanisme menjadi berfungsi, yang tidak mungkin sebelum ini. Dan penggunaan arang batu bagi setiap kuasa kuda adalah empat kali ganda kurang daripada, masing-masing, untuk mesin wap-atmosfera, yang mana James Watt cuba capai. Enjin wap dengan cepat menakluki Great Britain dahulu, dan kemudian seluruh dunia.
Charlotte Dundas
Selepas seluruh dunia kagum dengan ciptaan James Watt, penggunaan enjin wap secara meluas bermula. Jadi, pada tahun 1802, kapal pertama untuk pasangan muncul di England - bot Charlotte Dundas. Penciptanya ialah William Symington. Bot itu digunakan sebagai penarik tongkang di sepanjang terusan. Peranan penggerak di atas kapal dimainkan oleh roda dayung yang dipasang di buritan. Bot itu berjaya melepasi ujian buat kali pertama: ia menunda dua tongkang besar sejauh 18 batu dalam masa enam jam. Pada masa yang sama, angin kencang sangat mengganggunya. Tetapi dia melakukannya.
Namun ia ditangguhkan, kerana mereka bimbang disebabkan ombak kuat yang tercipta di bawah roda dayung, tebing terusan akan dihanyutkan. By the way, onCharlotte telah diuji oleh seorang lelaki yang seluruh dunia hari ini dianggap sebagai pencipta kapal wap pertama.
Kapal wap pertama di dunia
Pembina kapal Inggeris Robert Fulton mengimpikan kapal berkuasa wap dari zaman mudanya. Dan kini impiannya telah menjadi kenyataan. Lagipun, penciptaan enjin wap merupakan dorongan baharu dalam pembinaan kapal. Bersama-sama dengan utusan dari Amerika, R. Livingston, yang mengambil alih bahagian material dalam isu itu, Fulton mengambil projek sebuah kapal dengan enjin wap. Ia adalah ciptaan yang kompleks berdasarkan idea penggerak dayung. Di sepanjang sisi kapal terbentang dalam barisan plat meniru banyak dayung. Pada masa yang sama, pinggan sekarang dan kemudian mengganggu antara satu sama lain dan pecah. Hari ini kita boleh dengan mudah mengatakan bahawa kesan yang sama boleh dicapai dengan hanya tiga atau empat jubin. Tetapi dari sudut sains dan teknologi pada masa itu, adalah tidak realistik untuk melihat perkara ini. Oleh itu, pembuat kapal mengalami masa yang lebih sukar.
Pada tahun 1803, ciptaan Fulton telah diperkenalkan kepada dunia. Pengukus itu bergerak perlahan dan merata di sepanjang Sungai Seine, menarik perhatian dan imaginasi ramai saintis dan tokoh di Paris. Walau bagaimanapun, kerajaan Napoleon menolak projek itu, dan pembuat kapal yang tidak berpuas hati terpaksa mencari kekayaan mereka di Amerika.
Dan pada Ogos 1807, bot wap pertama di dunia yang dipanggil Claremont, di mana enjin wap paling berkuasa terlibat (gambar dibentangkan), pergi ke Teluk Hudson. Ramai kemudiannya langsung tidak percaya pada kejayaan.
Clermont memulakan pelayaran sulungnya tanpa kargo dan tanpa penumpang. Tiada siapa yang mahu pergimengembara di atas kapal yang bernafas api. Tetapi sudah dalam perjalanan pulang, penumpang pertama muncul - seorang petani tempatan yang membayar enam dolar untuk tiket. Dia menjadi penumpang pertama dalam sejarah syarikat perkapalan itu. Fulton sangat terharu sehingga dia memberikan si pemberani itu perjalanan percuma seumur hidup untuk semua ciptaannya.
