АдукацыяНавука

Гісторыя стварэння паравой машыны і яе прымяненне

Вынаходніцтва паравых машын стала пераломным момантам у гісторыі чалавецтва. Дзесьці на мяжы XVII-XVIII стагоддзяў пачалася замена малаэфектыўнага ручной працы, вадзяных колаў і ветракоў на зусім новыя і унікальныя механізмы - паравыя рухавікі. Менавіта дзякуючы ім сталі магчымыя тэхнічная і прамысловая рэвалюцыі, ды і ўвесь прагрэс чалавецтва.

Але хто вынайшаў паравую машыну? Каму чалавецтва гэтым абавязана? І калі гэта было? На ўсе гэтыя пытанні і пастараемся знайсці адказы.

Яшчэ да нашай эры

Гісторыя стварэння паравой машыны пачынаецца яшчэ ў першых стагоддзях да нашай эры. Герон Александрыйскі апісаў механізм, які пачынаў працаваць толькі тады, калі на яго паўплываў пар. Прылада ўяўляла сабой шар, на якім былі замацаваны сопла. З соплаў па датычнай выходзіў пар, тым самым прымушаючы рухавік круціцца. Гэта было першае прылада, якое працавала на пару.

Стваральнік паравой машыны (а дакладней, турбіны) - Тагі-аль-Дынам (арабскі філосаф, інжынер і астраном). Яго вынаходства стала шырока вядома ў Егіпце ў XVI стагоддзі. Механізм быў уладкаваны наступным чынам: патокі пара накіроўвалі прама на механізм з лопасцямі, і калі дым валіў - лопасці круціліся. Нешта падобнае ў 1629 годзе прапаноўваў і італьянскі інжынер Джавані Бранка. Галоўным недахопам ўсіх гэтых вынаходак быў занадта вялікі выдатак пару, што ў сваю чаргу патрабавала велізарных выдаткаў энергіі і не было мэтазгодна. Распрацоўкі былі прыпыненыя, так як тагачасных навуковых і тэхнічных ведаў чалавецтва было недастаткова. Акрамя таго, патрэбнасць у такіх вынаходствах спрэс адсутнічала.

распрацоўкі

Да XVII стагоддзя стварэнне паравой машыны было немагчыма. Але як толькі планка ўзроўню развіцця чалавецтва ўзляцела, тут жа з'явіліся і першыя асобнікі і вынаходкі. Хоць сур'ёзна іх ніхто на той момант не ўспрыняў. Так, напрыклад, у 1663 годзе ангельскі вучоны апублікаваў у прэсе праект свайго вынаходкі, якое ён усталяваў у замку реглан. Яго прылада служыла для таго, каб падымаць ваду на сцены вежаў. Аднак, як і ўсё новае і нязведанае, дадзены праект быў прыняты з сумневам, і спонсараў для яго далейшых распрацовак не знайшлося.

Гісторыя стварэння паравой машыны пачынаецца з вынаходкі пароатмосферной машыны. У 1681 году навуковец з Францыі Дэні Папен вынайшаў прылада, якое адпампоўваць ваду з шахтаў. У якасці рухаючай сілы ў першы час прымяняўся порах, а затым яго замянілі на вадзяной пар. Так з'явілася пароатмосферная машына. Вялікі ўклад у яе ўдасканаленне ўнеслі вучоныя з Англіі Томас Ньюкомена і Томас Поўнач. Неацэнную дапамогу таксама аказаў рускі вынаходнік-самавук Іван паўзуна.

Няўдалая спроба Папена

Пароатмосферная машына, далёкая ў той час ад дасканаласці, прыцягнула асаблівую ўвагу ў суднабудаўнічай вобласці. Д. Папен свае апошнія зберажэнні выдаткаваў на набыццё невялікага судна, на якім заняўся устаноўкай водоподъемной пароатмосферной машыны ўласнай вытворчасці. Механізм дзеяння заключаўся ў тым, каб, падаючы з вышыні, вада пачынала круціць колы.

Свае выпрабаванні вынаходнік праводзіў у 1707 годзе на рацэ Фульда. Шмат народу сабралася, каб паглядзець на цуд: якое рухаецца па рацэ судна без ветразяў і вясёлы. Аднак падчас выпрабаванняў адбылася катастрофа: выбухнуў рухавік і загінулі некалькі чалавек. Улады раззлаваліся на няўдачлівага вынаходніка і забаранілі яму якія-небудзь працы і праекты. Судна канфіскавалі і разбурылі, а праз некалькі гадоў памёр і сам Папен.

памылка

У парахода Папена быў наступны прынцып працы. На дно цыліндру неабходна было заліць невялікая колькасць вады. Пад самім цыліндрам размяшчалася жаровня, якая служыла для награвання вадкасці. Калі вада пачынала кіпець, які ўтвараецца пар, пашыраючыся, ўздымаў поршань. З прасторы над поршнем праз спецыяльна абсталяваны клапан выштурхваецца паветра. Пасля таго як вада закіпала і пачынаў валіць пар, неабходна было прыбраць жароўню, зачыніць клапан, каб выдаліць паветра, і пры дапамозе прахалоднай вады астудзіць сценкі цыліндру. Дзякуючы такім дзеянням пар, які знаходзіўся ў цыліндры, кандэнсаваных, пад поршнем утварылася разрэджанне, і дзякуючы сіле атмасфернага ціску поршань зноў вяртаўся на сваё першапачатковае месца. Падчас яго руху ўніз і здзяйснялася карысная праца. Аднак ККД паравой машыны Папена быў адмоўным. Рухавік парахода быў вельмі неэканамічны. А галоўнае, ён быў занадта складаным і нязручным ў эксплуатацыі. Таму вынаходніцтва Папена не мела будучыні ўжо з самага пачатку.

паслядоўнікі

Аднак гісторыя стварэння паравой машыны на гэтым не скончылася. Наступным, ужо значна больш удачлівым, чым Папэн, апынуўся англійская вучоны Томас Ньюкомена. Ён доўга вывучаў працы сваіх папярэднікаў, робячы ўпор на слабыя месцы. І узяўшы самае лепшае з іх работ, стварыў у 1712 году свой апарат. Новая паравая машына (фота прадстаўлена) была сканструяваная наступным чынам: выкарыстоўваліся цыліндр, які знаходзіўся ў вертыкальным становішчы, а таксама поршань. Гэта Ньюкомена ўзяў з работ Папена. Аднак пар ўтвараўся ўжо ў іншым катле. Вакол поршня замацоўвалася суцэльная скура, што значна падвышала герметычнасць ўнутры паравога цыліндру. Дадзеная машына таксама была пароатмосферной (вада падымалася з шахты пры дапамозе атмасфернага ціску). Галоўнымі мінусамі вынаходкі былі яго грувасткасць і неэнакамічнасць: машына «з'ядала» велізарная колькасць вугалю. Аднак карысці яна прыносіла значна больш, чым вынаходніцтва Папена. Таму яе амаль пяцьдзесят гадоў ўжывалі ў сутарэньнях і шахтах. Яе выкарыстоўвалі для адпампоўвання грунтовых вод, а таксама для асушкі караблёў. Томас Ньюкомена спрабаваў пераўтварыць сваю машыну так, каб была магчымасць прымяняць яе для руху транспарту. Аднак усе яго спробы не ўвянчаліся поспехам.

Наступным навукоўцам, якія заявілі пра сябе, стаў Д. Хулл з Англіі. У 1736 годзе ён прадставіў свету сваё вынаходніцтва: пароатмосферную машыну, у якой у якасці рухавіка былі лопасцевыя колы. Яго распрацоўка аказаў больш удалай, чым у Папена. Адразу ж было выпушчана некалькі такіх судоў. У асноўным яны выкарыстоўваліся для таго, каб буксіраваць баржы, караблі і іншыя суда. Аднак надзейнасць пароатмосферной машыны не выклікала даверу, і суда абсталявалі ветразямі як асноўным рухавіком.

І хоць Хуллу пашанцавала больш, чым Папэн, яго вынаходкі паступова страцілі актуальнасць, і ад іх адмовіліся. Усё ж такі ў пароатмосферных машын таго часу было мноства спецыфічных недахопаў.

Гісторыя стварэння паравой машыны ў Расіі

Наступны прарыў здарыўся ў Расійскай Імперыі. У 1766 годзе на металургічным заводзе ў Барнауле была створана першая паравая машына, якая падавала ў плавільныя печы паветра пры дапамозе спецыяльных паветраўдуўныя мяхоў. Стваральнікам яе стаў Іван Іванавіч паўзуна, якому за заслугі перад радзімай нават далі афіцэрскае званне. Вынаходнік прадставіў свайму начальству чарцяжы і планы «вогненнай машыны», здольнай прыводзіць у дзеянне паветраўдуўныя мяхі.

Аднак лёс згуляла з Палзунова злы жарт: праз сем гадоў пасля таго, як яго праект быў прыняты, а машына сабраная, ён захварэў і памёр ад сухотаў - усяго за тыдзень да таго, як пачаліся выпрабаванні яго рухавіка. Аднак яго інструкцый аказалася дастаткова, каб завесці рухавік.

Такім чынам 7 жніўня 1766 года паравая машына Палзунова была запушчана і пастаўлена пад нагрузку. Аднак ужо ў лістападзе таго ж года яна зламалася. Прычынай апынуліся занадта тонкія сценкі катла, не прызначанага для нагрузкі. Прычым вынаходнік у сваіх інструкцыях пісаў, што гэты кацёл можна выкарыстоўваць толькі падчас выпрабаванняў. Выраб новага катла лёгка б акупілася, бо ККД паравой машыны Ползунова быў станоўчы. За 1023 гадзіны працы з яе дапамогай выплавіць срэбра 14 з лішнім пудоў!

Але нягледзячы на гэта, ніхто рамантаваць механізм не стаў. Паравая машына Палзунова пылілася больш за 15 гадоў на складзе, пакуль свет прамысловасці не стаяў на месцы і развіваўся. А потым і зусім была разабрана на запчасткі. Мабыць, у той момант Расея яшчэ не дарасла да паравых рухавікоў.

патрабаванні часу

Між тым жыццё на месцы не стаяла. І чалавецтва пастаянна задумвалася над тым, каб стварыць механізм, які дазваляе ня залежаць ад капрызнай прыроды, а самім кіраваць лёсам. Ад ветразі ўсе хацелі адмовіцца як мага хутчэй. Таму пытанне аб стварэнні паравога механізму пастаянна вісеў у паветры. У 1753 годзе ў Парыжы быў вылучаны конкурс сярод майстроў, навукоўцаў і вынаходнікаў. Акадэмія навук абвясціла ўзнагароду таму, хто зможа стварыць механізм, здольны замяніць сілу ветру. Але нягледзячы на тое што ў конкурсе ўдзельнічалі такія розумы, як Л. Эйлер, Д. Бярнулі, Кантон дэ Лакруа і іншыя, дельного прапановы не вынес ніхто.

Гады ішлі. І прамысловая рэвалюцыя накрывала ўсё больш і больш краін. Першынство і лідэрства сярод іншых дзяржаў даставалася нязменна Англіі. Да канца васемнаццатага стагоддзя менавіта Вялікабрытанія стала стваральніцай буйной прамысловасці, дзякуючы чаму заваявала тытул сусветнай монополистки ў дадзенай галіне. Пытанне аб механічным рухавіку з кожным днём станавіўся ўсё больш актуальным. І такі рухавік быў створаны.

Першая паравая машына ў свеце

1784 год стаў для Англіі і для ўсяго свету пераломным момантам у прамысловай рэвалюцыі. І чалавекам, адказным за гэта, стаў англійская механік Джэймс Уатт. Паравая машына, якую ён стварыў, стала самым гучным адкрыццём стагоддзя.

Джэймс Уатт на працягу некалькіх гадоў вывучаў чарцяжы, будова і прынцыпы працы пароатмосферных машын. І на падставе ўсяго гэтага ён зрабіў выснову, што для эфектыўнасці працы рухавіка неабходна зраўняць тэмпературы вады ў цыліндры і пара, які трапляе ў механізм. Галоўны мінус пароатмосферных машын заключаўся ў пастаяннай неабходнасці астуджэння цыліндру вадой. Гэта было расходна і нязручна.

Новая паравая машына была сканструяваная іншым чынам. Так, цыліндр заключаўся ў спецыяльную кашулю з пара. Такім чынам Ўат дамогся яго пастаяннага нагрэтага стану. Вынаходнік стварыў спецыяльны посуд, пагружаны ў халодную ваду (кандэнсатар). Да яго трубой далучаўся цыліндр. Калі пар адпрацоўваўся ў цыліндры, то праз трубу трапляў у кандэнсатар і там ператвараўся назад у ваду. Працуючы над удасканаленнем сваёй машыны, Ўат стварыў разрэджанне ў кандэнсатары. Такім чынам, увесь пар, які трапляў з цыліндру, кандэнсаваных ў ім. Дзякуючы гэтаму новаўвядзенню вельмі моцна павялічваўся працэс пашырэння пара, што ў сваю чаргу дазваляла здабываць з таго ж колькасці пара нашмат больш энергіі. Гэта быў вянок поспеху.

Стваральнік паравой машыны таксама змяніў і прынцып падачы паветра. Цяпер пар трапляў спачатку пад поршань, тым самым падымаючы яго, а затым збіраўся над поршнем, апускаючы. Такім чынам, абодва ходу поршня ў механізме сталі рабочымі, што раней нават не ўяўлялася магчымым. А расход вугалю на адну конскую сілу быў у чатыры разы менш, чым, адпаведна, у пароатмосферных машын, чаго і дамагаўся Джэймс Уатт. Паравая машына вельмі хутка заваявала спачатку Вялікабрытанію, ну а затым і цэлы свет.

«Шарлота Дандас»

Пасля таго як увесь свет быў уражаны вынаходствам Джэймса Уатта, пачалося шырокае прымяненне паравых машын. Так, у 1802 годзе ў Англіі з'явіўся першы карабель на пару - катэр «Шарлота Дандас». Яго стваральнікам лічыцца Уільям Саймингтон. Катэр ўжываўся ў якасці буксіроўкі барж па канале. Ролю рухавіка на судне гуляла вяслярны кола, усталяванае на карме. Катэр з першага разу паспяхова прайшоў выпрабаванні: адбуксіраваў дзве велізарныя баржы на 18 міль за шэсць гадзін. Пры гэтым яму моцна перашкаджаў сустрэчны вецер. Але ён справіўся.

І ўсё ж такі яго паставілі на прыкол, таму што асцерагаліся, што з-за моцных хваляў, якія ствараліся пад вяслярных колам, берагі канала будуць размытыя. Дарэчы, на іспытах «Шарлоты» прысутнічаў чалавек, якога ўвесь свет сёння лічыць стваральнікам першага парахода.

Першы параход у свеце

Англійская суднабудаўнікі Роберт Фултан з юнацкіх гадоў марыў пра судне з паравым рухавіком. І вось яго мара стала здзяйсняльная. Бо вынаходніцтва паравых машын стала новым штуршком у суднабудаўніцтва. Разам з пасланнікам з Амерыкі Р. Лівінгстан, які ўзяў на сябе матэрыяльную бок пытання, Фултан заняўся праектам карабля з паравой машынай. Гэта было складанае вынаходніцтва, заснаванае на ідэі вёсельных рухавіка. Па бартах судна цягнуліся ў шэраг плицы, якія імітуюць мноства вясёлы. Пры гэтым плицы раз-пораз перашкаджалі адзін аднаму і ламаліся. Сёння можна з лёгкасцю сказаць, што той жа эфект мог быць дасягнуты за ўсё пры трох-чатырох плицах. Але з пазіцыі навукі і тэхнікі таго часу гэта ўбачыць было нерэальна. Таму суднабудаўнікі даводзілася нашмат складаней.

У 1803 вынаходніцтва Фултана было прадстаўлена ўсім свеце. Параход павольна і роўна ішоў па Сене, дзівячы розумы і ўяўленне многіх навукоўцаў і дзеячаў Парыжа. Аднак урад Напалеона адпрэчыла праект, і раззлаваныя суднабудаўнікі вымушаныя былі шукаць шчасця ў Амерыцы.

І вось у жніўні 1807 года першы ў свеце параход пад назвай «Клермонт», у якім была задзейнічана наймагутная паравая машына (фота прадстаўлена), пайшоў па Гудзонскому заліву. Многія тады проста не верылі ў поспех.

У свой першы рэйс «Клермонт» адправіўся без грузаў і без пасажыраў. Ніхто не хацеў адпраўляцца ў падарожжа на борце агнядышнага судна. Але ўжо на зваротным шляху з'явіўся першы пасажыр - мясцовы фермер, які заплаціў шэсць даляраў за білет. Ён стаў першым пасажырам у гісторыі параходства. Фултан быў так моцна расчулены, што прадаставіў смельчаку пажыццёвы бясплатны праезд на ўсіх сваіх вынаходствах.

Similar articles

 

 

 

 

Trending Now

 

 

 

 

Newest

Copyright © 2018 be.delachieve.com. Theme powered by WordPress.