Как "приручить пар" или история создания паровой машины

Паровые машины — короли 19 века. Изобретателем паровой машины считается шотландский инженер, изобретатель механик Джеймс Уатт. Поговаривают, что именно кипящий чайник на огне натолкнул его на идею парового двигателя. Конечно же это легенда. Любому великому открытию сопутствует необычная легенда её создания. Например всем знакомое яблоко Ньютона, ванна Архимеда, и вещие сны химика Менделеева. Идея паровых машин появилась задолго до Уатта. Так ещё великий изобретатель Герон Александрийский, живший в Александрии в первом, втором веке до нашей эры, изобрёл первый паровой двигатель эолипил или шар Герона, запаянный котел с двумя трубками, на крышке которого устанавливался полушар с соплами. Когда вода в котле закипала, пар поднимался наверх и вращал шарф. Применение ему не нашли, только в качестве забавной игрушки. Так эолипил стал прототипом сегодняшней в паровой турбине.

В 1690 году французский математик, физик Дени Папен изобрел устройство способное поднимать груз при помощи силы пара, однако оно было не работоспособно. Однако именно он ввел понятие замкнутого термодинамического цикла, парообразование, расширение пара , конденсация. Папен изобрел также предохранительный клапан, защищающий оборудование от избыточного давления.

Спустя 8 лет был изобретён паровой двигатель. Одним из его создателей считается Томас Севери, английский механик изобретатель, который в 1698 году запатентовал свое изобретение - паровой насос для подъема воды. Несмотря на то, что его насос был маломощным и "съедал" много топлива, он пользовался популярностью. Так, в 1707 году Петр I приобрёл подобный насос для приведения в действие своих фонтанов.

В 1705 году английский изобретатель Томас Ньюкомен создал первую паровую атмосферную машину которая использовалась для откачки воды в шахтах. Он словно объединил изобретения Папена и Севери, создав практичную универсальную паровую машину. Именно с этого момента начинается история изобретения парового двигателя Джеймс Уатта. Термин лошадиная сил был введён Томасом Севери, который оценивал мощность своей машины в лошадиных силах. Однако позже, в 1882 году, Джеймс Уатт вводит новую единицу измерения мощности - 1 Ватт, чтобы показать, работу скольких лошадей способны заменить его паровые машины.

В 1763 году Джеймсу Уатту было поручено отремонтировать механику недействующей паровой машины Ньюкомена. Уатт приступил к её ремонту без особого энтузиазма. В процессе он понял, что у данной модели паровой машины проблемы с самим устройством, и тут он решил создать свою машину. Уатт не обладал инженерными знаниями, у него даже не было среднего образования. Именно любовь к математике и помощь своего дяди, привела его в мастерскую, где он начал заниматься механикой. Над созданием своего парового двигателя Джеймс работал около 10 лет. В первую очередь он заметил, что половина пара, производившегося за счёт топлива не используется. Тогда он совершенствует машину Ньюкомена. Цилиндр закрывает крышкой, чтобы поршень приходил в действие только под воздействием пара. Возвратно поступательные движения поршня, с помощью балансира и кривошипно-шатунного механизма, приводили в движение вал, который с помощью ременной передачи подключался к станкам. Также Уатт добавил специальный цилиндр конденсатор, который повысил коэффициент полезного действия на 2-3%.

В 1763 году, когда Уатт только получил задание отремонтировать машину Ньюкомена, русский инженер Иван Ползунов уже изобрёл первую в России паровую машину. Это было изобретением века, поскольку в те времена, заводы строились только возле водоёмов, где вода была основным источником движения, что было крайне не удобно и сложно. Ползунов построит в течении последующих 13 месяцев огромную машину в промышленных целях и скончается за неделю до ввода её в эксплуатацию. Огнедышащая машина проработала всего около 5 месяцев, принеся огромную прибыль производству, после чего сломалась. Ремонтировать её не стали по неизвестным нам причинам. Спустя три года русское правительство обратилась к Джеймсу Уатту с желанием приобрести его паровую машину, окончательно забыв об изобретении своего русского гения.

Джеймс Уатт решает запатентовать своё изобретение, но не само устройство, а механизм его действия. Тем самым он получил монопольное право на любое устройство использующее силу пара. Срок действия патента в общей сложности составил 34 года. Только через 9 лет после Ползунова, Уатт построил полноценную работоспособную машину. При этом, на любые новые совершенствования он брал патент. Самый знаменитый патент считается патент на подачу пара с двух сторон цилиндра и на использования пара высокого давления. Очень умный ход со стороны Джеймса, которые таким способом блокировал работу конкурентов.

В 1808 году истёк первый патент Уатта и паровые машины начали строить на разных заводах и в разных странах, в том числе в России. А когда закончился знаменитый патент на использования пара высокого давления, учёные и изобретатели стали создавать совершенствованные машины высокого давления. Уже в 1830 году был создан паровой двигатель с мощностью 1000 лошадиных сил. На протяжении всего 19 века паровые машины господствовали в промышленности и в транспорте. Потом мир перешёл на более совершенные и мощные двигатели, работающие на других видах энергии. Но предком всех современных двигателей без сомнения является паровой двигатель. К сожалению изобретению Ползунова не было уделено должного внимания, из-за чего вся слава принадлежит английскому самоучке Джеймсу Уатту.

Так или иначе, благодаря именно светлым умам технический прогресс не стоит на месте и продолжает удивлять нас всё новыми и умными изобретениями.