Η ιστορία της ατμομηχανής και η εφαρμογή του

Η εφεύρεση των κινητήρων ατμού ήταν ένα σημείο καμπής στην ιστορία της ανθρωπότητας. Κάπου στο γύρισμα του XVII-XVIII αιώνα άρχισε την αντικατάσταση αναποτελεσματική χειρωνακτική εργασία, οι τροχοί του νερού και ανεμόμυλους για ένα εντελώς νέο και μοναδικό μηχανισμών - ατμομηχανές. Είναι χάρη σε αυτούς κατέστη δυνατή τεχνική και βιομηχανική επανάσταση, και η όλη πορεία της ανθρωπότητας.

Αλλά ποιος εφηύρε την ατμομηχανή; Για την ανθρωπότητα είναι υποχρεωμένη να; Και όταν έγινε αυτό; Όλα αυτά τα ερωτήματα και να προσπαθούμε να βρούμε απαντήσεις.

Πριν από την εποχή μας

Η ιστορία της ατμομηχανής χρονολογείται από τον πρώτο αιώνα π.Χ.. Γέρων Aleksandriysky περιγράφεται ένας μηχανισμός που άρχισαν να λειτουργούν μόνο όταν επηρεάζονται ζευγάρια. Η συσκευή είναι ένα μπαλόνι, που καθορίστηκαν ακροφύσιο. Από ακροφύσια εφαπτομενικά έξω ατμού, προκαλώντας έτσι ο κινητήρας να περιστρέφεται. Ήταν η πρώτη συσκευή που λειτουργεί με ατμό.

Ο δημιουργός της ατμομηχανής (ή μάλλον, ένα στρόβιλο) - Taqi al-Din (Αραβικά φιλόσοφος, μηχανικός και αστρονόμος). Η εφεύρεσή του έγινε ευρέως γνωστή στην Αίγυπτο στο XVI αιώνα. Ο μηχανισμός έχει κανονιστεί ως εξής: ροή ατμού κατευθύνεται απευθείας στο μηχανισμό με πτερύγια, και όταν billowed καπνός - λεπίδες περιστρέφονται. Κάτι παρόμοιο το 1629 και προσφέρει την Ιταλός μηχανικός Dzhovanni Μπράνκα. Το κύριο μειονέκτημα αυτών των εφευρέσεων ήταν πολύ υψηλή κατανάλωση ατμού, το οποίο με τη σειρά του απαιτεί ένα τεράστιο ποσό ενέργειας και δεν ήταν κατάλληλη. Οι εξελίξεις έχουν ανασταλεί από την τότε επιστημονική και τεχνολογική γνώση της ανθρωπότητας δεν ήταν αρκετό. Επιπλέον, η ανάγκη για τέτοιες εφευρέσεις εντελώς απούσα.

σχέδιο

η δημιουργία της ατμομηχανής δεν ήταν δυνατόν μέχρι το XVII αιώνα. Αλλά μόλις η στάθμη λωρίδα της ανθρώπινης ανάπτυξης απογειώθηκε, τότε υπήρχαν οι πρώτες περιπτώσεις και την εφεύρεση. Αν και σοβαρά που είχαν εκείνη την εποχή δεν είχα πάρει. Για παράδειγμα, το 1663 ο Άγγλος επιστήμονας που δημοσιεύθηκε στον Τύπο σχεδιάσει την εφεύρεσή του, η οποία έθεσε στο κάστρο Raglan. συσκευή του χρησιμοποιείται για να αυξήσει τους πύργους νερού στους τοίχους. Ωστόσο, όπως συμβαίνει με όλα τα νέα και άγνωστα, το έργο αυτό έγινε δεκτός με την αμφιβολία, και τους χορηγούς για την περαιτέρω ανάπτυξή της δεν ήταν.

Η ιστορία της ατμομηχανής αρχίζει με το μηχάνημα εφεύρεση paroatmosfernoy. Το 1681, επιστήμονες από το γαλλικό Denis Papin εφηύρε μια συσκευή που αντλεί νερό από τα ορυχεία. Ως κινητήρια δύναμη για την πρώτη φορά που χρησιμοποιείται τη σκόνη, και στη συνέχεια αντικαταστάθηκε από τον ατμό. Έτσι paroatmosfernaya υπάρχει μηχάνημα. Μια τεράστια συμβολή στη βελτίωση γίνονται από τους επιστήμονες από την Αγγλία Tomas Nyukomen και Thomas Savery. Ανεκτίμητη βοήθεια έχει επίσης αυτοδίδακτος ρωσικό εφευρέτης Ιβάν Polzunov.

Μια αποτυχημένη προσπάθεια Πάπεν

Paroatmosfernaya μηχανή, ενώ μακριά από το τέλειο, έχει προσελκύσει ιδιαίτερη προσοχή στον τομέα της ναυπηγικής βιομηχανίας. Δ Papin τελευταίο αποταμιεύσεις τους που δαπανάται για την αγορά ενός μικρού σκάφους, το οποίο ασχολείται με την εγκατάσταση των μηχανημάτων άντλησης νερού paroatmosfernoy δική της παραγωγή. Ο μηχανισμός δράσης έγκειται στο γεγονός ότι, πέφτοντας από ύψος, το νερό αρχίζει να γυρίσετε τον τροχό.

δοκιμές εφευρέτης της διεξαχθεί το 1707 στις όχθες του ποταμού Fulda. Πολλοί άνθρωποι συγκεντρώθηκαν για να δουν το θαύμα: Πάρτε το ποταμόπλοιο χωρίς πανιά και κουπιά. Ωστόσο, κατά τη διάρκεια της δοκιμής ήταν ένα ατύχημα: ο κινητήρας εξερράγη και σκότωσε πολλούς ανθρώπους. Οι αρχές είναι θυμωμένος με την ατυχή εφευρέτη και τον απαγορευτεί από κάθε εργασία και τα έργα. Το πλοίο κατασχέθηκε και καταστράφηκε, και ο ίδιος ο Πάπεν πέθανε λίγα χρόνια αργότερα.

σφάλμα

Το ατμόπλοιο Πάπεν ήταν η επόμενη αρχή. Στο κάτω μέρος του κυλίνδρου ήταν απαραίτητο να χύσει μια μικρή ποσότητα νερού. Από μόνη της βρίσκεται roaster κύλινδρο το οποίο χρησίμευσε για τη θέρμανση του υγρού. Όταν το νερό άρχισε να βράζει, ο ατμός που σχηματίζεται, εκτεινόμενη, έθεσε έμβολο. Από το χώρο πάνω από το έμβολο μέσω ενός ειδικά εξοπλισμένο πλευστότητας βαλβίδας. Αφού το νερό άρχισε να βράζει και ατμός έπεσε, ήταν απαραίτητο να απομακρυνθεί το μαγκάλι, για να κλείσει τη βαλβίδα για να απομακρυνθεί ο αέρας, και με τη βοήθεια ψυχρού νερού για την ψύξη του τοιχώματος του κυλίνδρου. Μέσα από τέτοια ζεύγη δράσης, ο οποίος ήταν εντός του κυλίνδρου, συμπυκνώνεται, αυτό διαμορφώθηκε υπό το κενό έμβολο και ατμοσφαιρική πίεση λόγω της δύναμης του εμβόλου επιστρέφει στην αρχική του θέση. Κατά τη διάρκεια καθοδικής κίνησης του και να εκτελέσει χρήσιμες εργασίες. Ωστόσο, η απόδοση του κινητήρα ατμού Papin ήταν αρνητική. κινητήρα πλοίο ήταν εξαιρετικά αντιοικονομικό. Και το πιο σημαντικό, ήταν πολύ περίπλοκη και δύσκολος στη χρήση. Ως εκ τούτου, η εφεύρεση Πάπεν δεν είχε κανένα μέλλον από την αρχή.

οπαδοί

Ωστόσο, η ιστορία της ατμομηχανής δεν τελείωσε εκεί. Στη συνέχεια, έχουμε μια πολύ πιο επιτυχής από ό, τι Πάπεν, γύρισε την αγγλική επιστήμονας Τόμας Nyukomen. Έχει καιρό μελέτησε τα έργα των προκατόχων τους, εστιάζοντας στις αδυναμίες. Και πήρε το καλύτερο από τα έργα τους, που δημιουργήθηκε το 1712 το προσωπικό της. Ο νέος κινητήρας ατμού (δείχνεται φωτογραφία) δομήθηκε ως ακολούθως: χρησιμοποιείται κύλινδρος είναι σε κατακόρυφη θέση, και το έμβολο. Είναι Newcomen πήρε από την εργασία Πάπεν. Ωστόσο, τα ζεύγη που σχηματίζονται σε ένα διαφορετικό δοχείο. Γύρω από το έμβολο στερεώθηκε αναπόσπαστο δέρματος, οι οποίες αυξήθηκαν σημαντικά σφίξιμο μέσα στον κύλινδρο ατμού. Αυτό το μηχάνημα έχει επίσης paroatmosfernoy (νερό που συγκεντρώνονται από το ορυχείο μέσω ατμοσφαιρική πίεση). Το κύριο μειονέκτημα της εφεύρεσης ήταν δυσκίνητες και αντιοικονομικό του: το μηχάνημα «έφαγε» ένα τεράστιο ποσό του άνθρακα. Ωστόσο, οφέλη που παρουσιάζονται σημαντικά μεγαλύτερη από Papin εφεύρεση. Ως εκ τούτου, χρησιμοποιείται για σχεδόν πενήντα χρόνια στα σπήλαια και ορυχεία. Χρησιμοποιήθηκε για την άντληση των υπόγειων υδάτων, καθώς και για τα οχήματα ξήρανση. Tomas Nyukomen προσπάθησε να μετατρέψει το αυτοκίνητό του, έτσι ώστε να είναι σε θέση να το χρησιμοποιήσει στην κυκλοφορία. Ωστόσο, όλες οι προσπάθειές του απέτυχαν.

Το επόμενο επιστήμονας, δήλωσε ότι έγινε D. Hull από την Αγγλία. Το 1736 εισήγαγε τον κόσμο για την εφεύρεσή του: το μηχάνημα paroatmosfernuyu, η οποία ως κινητήρια δύναμη ήταν οι φτερωτές. Η ανάπτυξή του είχε μεγαλύτερη επιτυχία από εκείνη του Πάπεν. Αμέσως αρκετές από αυτές τις σκαφών παρήχθησαν. Χρησιμοποιούνται κυρίως για να τραβούν φορτηγίδες, πλοία και άλλα σκάφη. Ωστόσο, η αξιοπιστία του paroatmosfernoy μηχανής στερούνται αξιοπιστίας και πλοία εξοπλισμένα με πανιά ως βασική κινητήρια δύναμη.

Αν και Hull είχε περισσότερη τύχη από Πάπεν, εφεύρεση του σταδιακά χάσει τη σημασία τους, και απορρίπτονται. Ακόμα έχουν paroatmosfernyh μηχανήματα που φορά υπήρχαν πολλές συγκεκριμένες ελλείψεις.

Η ιστορία της ατμομηχανής στη Ρωσία

Η επόμενη σημαντική ανακάλυψη ήρθε στη Ρωσική Αυτοκρατορία. Το 1766, σε ένα μεταλλουργικό εργοστάσιο στο Barnaul η πρώτη ατμομηχανή, το οποίο τροφοδοτείται σε ο αέρας κάμινο τήξης δημιουργήθηκε χρησιμοποιώντας ειδικές φυσούνας. Έγινε ο δημιουργός Ιβάν Ιβάνοβιτς Polzunov, ο οποίος για τις υπηρεσίες του στην πατρίδα του, ακόμα δόθηκε το βαθμό του αξιωματικού. Εφευρέτης παρουσιάζονται ανωτέρους «αυτοκίνητο φωτιά» τα σχέδια και τα σχέδιά του σε θέση να τροφοδοτούν φυσητήρων.

Ωστόσο, η τύχη έπαιξε ένα σκληρό αστείο με Polzunova: επτά χρόνια μετά το σχέδιο της εκδόθηκε, και το αυτοκίνητο συναρμολογείται, αρρώστησε και πέθανε από την κατανάλωση - μόλις μία εβδομάδα πριν από την έναρξη της δοκιμής του κινητήρα του. Ωστόσο, το έγγραφο του ήταν αρκετή για να ξεκινήσει τον κινητήρα.

Έτσι, 7 Αυγ 1766 Polzunova ατμομηχανή ξεκίνησε και τίθεται υπό φορτίο. Ωστόσο, το Νοέμβριο του ίδιου έτους, έσπασε προς τα κάτω. Ο λόγος για τον λέβητα να είναι πάρα πολύ λεπτά τοιχώματα, που δεν προορίζονται για το φορτίο. Επιπλέον, ο εφευρέτης έγραψε στις οδηγίες του, ότι αυτό είναι μόνο κατά τη διάρκεια της δοκιμής μπορεί να χρησιμοποιηθεί ποτ. Η παραγωγή του νέου λέβητα θα μπορούσε εύκολα να εξοφληθεί, επειδή η απόδοση Polzunova ατμομηχανή ήταν θετική. Πάνω από 1.023 ώρες εργασίας με τη βοήθεια των smelted ασήμι πάνω από 14 κιλά!

Αλλά παρ 'όλα αυτά, κανείς δεν την επισκευή ο μηχανισμός δεν το έκανε. ατμομηχανή Polzunova σκονίζονται για πάνω από 15 χρόνια στην αποθήκη, ενώ ο κόσμος βιομηχανία δεν στέκεται ακόμα και να αναπτυχθεί. Και τότε εντελώς διαλύθηκε για τα μέρη. Προφανώς, εκείνη την εποχή η Ρωσία δεν έχει ακόμη αναπτυχθεί στις μηχανές ατμού.

απαιτήσεις χρόνου

Εν τω μεταξύ, η ζωή επί τόπου, δεν στέκονται. Και η ανθρωπότητα έχει συνεχώς σκεφτεί να δημιουργήσει ένα μηχανισμό για να μην εξαρτώνται από την ιδιότροπη φύση, και να πάρει τη μοίρα έλεγχο. Από τα πανιά όλοι θα ήθελαν να εγκαταλείψουν το συντομότερο δυνατόν. Ως εκ τούτου, η δημιουργία ενός μόνιμου μηχανισμού για τον ατμό κρεμασμένα στον αέρα. Το 1753 στο Παρίσι, προήχθη ο ανταγωνισμός μεταξύ των καλλιτεχνών, επιστημόνων και εφευρετών. Ακαδημία Επιστημών ανακοίνωσε το βραβείο σε όποιον μπορεί να δημιουργήσει ένα μηχανισμό που μπορεί να αντικαταστήσει τη δύναμη του ανέμου. Όμως, παρά το γεγονός ότι συμμετείχαν στο διαγωνισμό, όπως το μυαλό, όπως L. Euler, D. Bernoulli, Canton de Lacroix και άλλες λογικές προτάσεις δεν έχουν εκδοθεί ένα.

Τα χρόνια πέρασαν. Και η βιομηχανική επανάσταση ήταν για τον όλο και περισσότερες χώρες. Υπεροχή και την ηγεσία μεταξύ των άλλων εξουσιών πάντα κακοποιημένες Αγγλία. Μέχρι το τέλος του δέκατου όγδοου αιώνα, έγινε ο δημιουργός της μεγάλης βιομηχανίας του Ηνωμένου Βασιλείου, ως εκ τούτου κέρδισε τον τίτλο του παγκόσμιου μονοπώλιο στον κλάδο αυτό. Το ζήτημα των μηχανοκίνητων κάθε μέρα γίνεται όλο και πιο σημαντική. Και αυτός ο κινητήρας δημιουργήθηκε.

Η πρώτη ατμομηχανή του κόσμου

1784 ήταν για τη Βρετανία και τον κόσμο σημείο καμπής στη βιομηχανική επανάσταση. Και ο υπεύθυνος για το πρόσωπο αυτό ήταν ο Άγγλος μηχανικός Dzheyms Uatt. Η ατμομηχανή, η οποία ίδρυσε, έγινε η πιο υψηλού προφίλ ανακάλυψη του αιώνα.

Dzheyms Uatt για αρκετά χρόνια μελέτησε τα σχέδια, τη δομή και τις αρχές λειτουργίας του paroatmosfernyh μηχανών. Και με βάση όλα αυτά, κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η απόδοση του κινητήρα είναι απαραίτητο να εξισώσει τη θερμοκρασία του νερού στον κύλινδρο και ατμού, η οποία εισέρχεται στο μηχανισμό. Το κύριο μειονέκτημα paroatmosfernyh μηχανήματα είναι η συνεχής ανάγκη για την ψύξη του νερού του κυλίνδρου. Ήταν άβολα και αναλώσιμα.

Ο νέος κινητήρας ατμού κατασκευάστηκε διαφορετικά. Έτσι, ο κύλινδρος ήταν σε ένα ειδικό μπλουζάκι του ατμού. Έτσι Watt εξασφάλισε μόνιμη θερμή κατάσταση του. Ο εφευρέτης έχει δημιουργήσει ένα ειδικό δοχείο, βυθίζεται σε κρύο νερό (συμπυκνωτή). Είναι ενώνεται σωλήνα κυλίνδρου. Όταν ο ατμός που ακολουθείται στον κύλινδρο μέσω του σωλήνα, και έπεσε στο πυκνωτή εκεί μετατρέπεται και πάλι σε νερό. Εργασία για τη βελτίωση του αυτοκινήτου του, Watt δημιούργησε ένα κενό στο συμπυκνωτή. Έτσι, όλα ο ατμός, περνά από τον κύλινδρο, συμπυκνώνεται σ 'αυτό. Χάρη σε αυτήν την καινοτομία αυξάνει σημαντικά την επέκταση του ατμού, ο οποίος με τη σειρά του σας επιτρέπει να εξαγάγετε την ίδια ποσότητα ατμού είναι πολύ περισσότερη ενέργεια. Ήταν η επιτυχία της κόμης.

Δημιουργήθηκε από την ατμομηχανή άλλαξε επίσης και την αρχή της παροχής αέρα. Τώρα πρώτη ατμός εισέρχεται κάτω από το έμβολο, έτσι αυτό ανύψωσης, και στη συνέχεια πηγαίνει πάνω από το έμβολο, μειώνοντας. Έτσι, τόσο η διαδρομή του χάλυβα που εργάζονται μηχανισμό που δεν είναι καν παρελθόν ήταν δυνατό. Ένα κατανάλωση άνθρακα one-ιπποδύναμη ήταν τέσσερις φορές μικρότερη από, αντίστοιχα, σε paroatmosfernyh μηχανές, και στη συνέχεια αναζήτησε Dzheyms Uatt. ατμομηχανή κέρδισε πολύ γρήγορα το πρώτο του Ηνωμένου Βασιλείου και, στη συνέχεια, σε ολόκληρο τον κόσμο.

"Charlotte Dundas"

Αφού ο κόσμος χτυπήθηκε από την εφεύρεση του James Watt, άρχισε η ευρεία χρήση των μηχανών ατμού. Έτσι, το 1802 στο Ηνωμένο Βασίλειο έχει την πρώτη του πλοίου του ένα ζευγάρι - «Charlotte Dundas» πλοίο Οι δημιουργοί του πιστεύουν William Symington. Το σκάφος χρησιμοποιήθηκε ως ρυμούλκηση των φορτηγίδων ανά κανάλι. Ο ρόλος της έλικας στο πλοίο έπαιξε ένα τροχό με πτερύγια τοποθετημένα στην πρύμνη. Το σκάφος είναι η πρώτη φορά που δοκιμάστηκε με επιτυχία: δύο τεράστια φορτηγίδες συρόμενα 18 μίλια σε έξι ώρες. Την ίδια στιγμή που επενέβη έντονα με το αντίθετο άνεμο. Αλλά κατάφερε.

Ακόμα, τοποθετήθηκε στο αστείο, επειδή φοβήθηκαν ότι λόγω των ισχυρών κυμάτων, που δημιουργήθηκαν κάτω από την φτερωτή, οι τράπεζες κανάλι θα είναι θολή. Με την ευκαιρία, «Charlotte,» δοκιμή άνθρωποι συμμετείχαν, εκ των οποίων όλος ο κόσμος θεωρείται ο δημιουργός του πρώτου πλοίου.

Το πρώτο πλοίο στον κόσμο

Αγγλικά ναυπηγική εταιρεία Robert Fulton με τη νεολαία του, ονειρευόταν ένα πλοίο με ατμομηχανή. Και τώρα το όνειρό του έχει γίνει εφικτό. Μετά την εφεύρεση των κινητήρων ατμού έχει γίνει μια νέα ώθηση στη ναυπηγική βιομηχανία. Μαζί με το Messenger της Αμερικής R. Λίβινγκστον, ο οποίος ανέλαβε την οικονομική πλευρά του ζητήματος, Fulton ανέλαβε το σχέδιο του πλοίου με ατμομηχανή. Ήταν μια περίπλοκη εφεύρεση βασίζεται στην ιδέα της κουπί πρόωσης. Σύμφωνα με τις πλευρές του πλοίου σύρθηκαν σε μια σειρά κουπιά, προσομοιώνοντας μια ποικιλία της διασκέδασης. Στην περίπτωση αυτή, κουπιά και στη συνέχεια να αλληλεπιδρούν μεταξύ τους και έσπασε. Σήμερα, μπορεί κανείς εύκολα να πούμε ότι το ίδιο αποτέλεσμα θα μπορούσε να επιτευχθεί αν τα τρία ή τέσσερα κουπιά. Αλλά από τη σκοπιά της επιστήμης και της τεχνολογίας εκείνη την εποχή ήταν αδύνατο να δούμε. Ως εκ τούτου, τα ναυπηγεία είχαν πολύ πιο περίπλοκη.

Το 1803, εφεύρεση Fulton έχει παρουσιαστεί σε όλο τον κόσμο. Το ατμόπλοιο ήταν αργά και ομοιόμορφα στο Σηκουάνα, καταπληκτικό μυαλό και τη φαντασία πολλών επιστημόνων και στοιχεία του Παρισιού. Ωστόσο, η κυβέρνηση του Ναπολέοντα απέρριψε το σχέδιο, και ενοχλημένος ναυπηγοί αναγκάστηκαν να αναζητήσει την τύχη του στην Αμερική.

Και σε Αύγουστο 1807 το πρώτο πλοίο του κόσμου που ονομάζεται «Claremont» στην οποία η πιο ισχυρή ατμομηχανή συμμετείχε (φωτογραφία φαίνεται), πήγε στο Hudson Bay. Πολλοί άνθρωποι απλά δεν πιστεύουν στην επιτυχία.

Στην πρώτη πτήση, «το Claremont» πήγε χωρίς φορτίο και χωρίς επιβάτες. Κανείς δεν ήθελε να πάει σε ένα ταξίδι στο πλοίο φωτιά αναπνοή. Αλλά στο δρόμο της επιστροφής, υπήρξε ο πρώτος επιβάτης - μια τοπική αγρότης, ο οποίος πλήρωσε έξι δολάρια για ένα εισιτήριο. Έγινε ο πρώτος στην ιστορία της επιβατηγού ναυτιλίας εταιρείας. Fulton ήταν τόσο πολύ, προτείνει να παλαβός έδωσε τη δια βίου δωρεάν ταξίδια σε όλες τις εφευρέσεις τους.