Бу машиналарының өнертабысы адамзат тарихындағы бетбұрыс болды. Бір жерде 17-18 ғасырлар тоғысында тиімсіз қол еңбегі, су доңғалақтары мен жел диірмендері мүлдем жаңа және бірегей механизмдер - бу машиналарымен ауыстырыла бастады. Солардың арқасында техникалық және өнеркәсіптік революциялар, адамзаттың бүкіл прогрессі мүмкін болды.
Бірақ бу машинасын кім ойлап тапты? Бұл үшін адамзат кімге қарыздар? Ал қашан болды? Осы сұрақтардың барлығына жауап табуға тырысамыз.
Біздің дәуірімізге дейін
Бу машинасының жасалу тарихы біздің эрамызға дейінгі бірінші ғасырлардан басталады. Александрияның батыры буға ұшыраған кезде ғана жұмыс істей бастаған механизмді сипаттады. Құрылғы саптамалар бекітілген шар болды. Бу саптамалардан тангенциалды түрде шығып, осылайша қозғалтқыштың айналуына әкелді. Бұл жұптан қуат алатын алғашқы құрылғы болды.
Бу машинасының (дәлірек айтсақ, турбинаның) жасаушысы - Таги-әл-Дином (араб философы, инженері және астрономы). Оның өнертабысы кеңінен танымал болды16 ғасырдағы Египет. Механизм келесідей орналасты: бу ағындары пышақтары бар механизмге тікелей бағытталды, ал түтін құлаған кезде қалақтар айналады. Осыған ұқсас нәрсені 1629 жылы итальяндық инженер Джованни Бранка ұсынған. Барлық осы өнертабыстардың негізгі кемшілігі будың тым көп тұтынылуы болды, бұл өз кезегінде үлкен энергияны қажет етеді және ұсынылмайды. Даму тоқтатылды, өйткені адамзаттың сол кездегі ғылыми-техникалық білімі жеткіліксіз болды. Сонымен қатар, мұндай өнертабыстар мүлдем қажет емес еді.
Әзірлеулер
17 ғасырға дейін бу машинасын жасау мүмкін емес еді. Бірақ адам дамуының деңгейі көтерілген бойда алғашқы көшірмелер мен өнертабыстар бірден пайда болды. Ол кезде оларға ешкім мән бермегенімен. Мәселен, мысалы, 1663 жылы ағылшын ғалымы баспасөзде өзінің өнертабыс жобасын жариялап, оны Раглан сарайында орнатты. Оның құрылғысы мұнаралардың қабырғаларына су көтеру үшін қызмет етті. Дегенмен, барлық жаңа және белгісіз сияқты, бұл жоба да күмәнмен қабылданды және оны одан әрі дамытуға демеушілер болмады.
Бу машинасының жасалу тарихы бу-атмосфералық қозғалтқышты ойлап табудан басталады. 1681 жылы француз ғалымы Денис Папен шахталардан су соратын құрылғы ойлап тапты. Алғашында ұнтақ қозғаушы күш ретінде пайдаланылды, содан кейін ол су буымен ауыстырылды. Бу машинасы осылай дүниеге келді. Оны жетілдіруге Англия ғалымдары Томас Ньюкомен мен Томас Северен үлкен үлес қосты. Өзін-өзі үйреткен ресейлік өнертапқыш Иван Ползунов та баға жетпес көмек көрсетті.
Папиннің сәтсіз әрекеті
Бу-атмосфералық машина ол кезде кемелді емес, кеме жасау өнеркәсібінде ерекше назар аударды. Д. Папин өзінің соңғы жинаған ақшасын шағын кеме сатып алуға жұмсап, оған өз өндірісінің су көтергіш бу-атмосфералық машинасын орнатуға кірісті. Әсер ету механизмі биіктіктен құлаған су дөңгелектерді айналдыра бастады.
Өнертапқыш өзінің сынақтарын 1707 жылы Фульда өзенінде жүргізді. Ғажайыпты көру үшін көп адамдар жиналды: өзен бойымен желкенсіз және ескексіз қозғалатын кеме. Алайда сынақтар кезінде апат орын алды: қозғалтқыш жарылып, бірнеше адам қаза тапты. Билік байғұс өнертапқышқа ашуланып, оған кез келген жұмыс пен жобаларға тыйым салды. Кеме тәркіленіп, жойылды, ал бірнеше жылдан кейін Папиннің өзі қайтыс болды.
Қате
Papen бумен пісіргіштің келесі жұмыс принципі болды. Цилиндрдің түбінде аз мөлшерде су құю керек болды. Цилиндрдің астында сұйықтықты қыздыруға қызмет ететін мангал болды. Су қайнай бастағанда, пайда болған бу кеңейіп, поршеньді көтерді. Ауа поршень үстіндегі кеңістіктен арнайы жабдықталған клапан арқылы шығарылды. Су қайнап, бу түсе бастағаннан кейін мангалды алып, ауаны шығару үшін клапанды жауып, цилиндр қабырғаларын салқын сумен салқындату керек болды. Осындай әрекеттердің арқасында цилиндрдегі бу конденсацияланып, поршень астында пайда болды.сирек кездеседі және атмосфералық қысымның күшіне байланысты поршень қайтадан бастапқы орнына оралды. Оның төмен қарай қозғалысы кезінде пайдалы жұмыстар атқарылды. Дегенмен, Папеннің бу машинасының тиімділігі теріс болды. Пароходтың қозғалтқышы өте үнемсіз болды. Ең бастысы, ол тым күрделі және пайдалану ыңғайсыз болды. Сондықтан Папеннің өнертабысының әу бастан болашағы жоқ еді.
Жазушылар
Алайда бу машинасының жасалу тарихы мұнымен біткен жоқ. Келесі, Папеннен әлдеқайда табысты, ағылшын ғалымы Томас Ньюкомен болды. Ол өзінен бұрынғылардың жұмысын ұзақ зерттеп, осал тұстарына тоқталды. Олардың жұмысының ең жақсысын ала отырып, ол 1712 жылы өзінің аппаратын жасады. Жаңа бу қозғалтқышы (фотосурет көрсетілген) келесідей жобаланған: тік күйде болған цилиндр, сондай-ақ поршень пайдаланылды. Бұл жаңалық Папиннің шығармаларынан алынған. Дегенмен, бу басқа қазандықта пайда болды. Бүкіл тері поршеньдің айналасында бекітілді, бұл бу цилиндрінің ішіндегі тығыздықты айтарлықтай арттырды. Бұл машина сонымен қатар бу-атмосфералық болды (шахтадан атмосфералық қысымды пайдаланып су көтерілді). Өнертабыстың негізгі кемшіліктері оның көлемділігі мен тиімсіздігі болды: машина көмірдің үлкен мөлшерін «жеп қойды». Дегенмен, ол Папеннің өнертабысқа қарағанда әлдеқайда көп пайда әкелді. Сондықтан ол елу жылға жуық зындан мен шахталарда қолданылған. Ол жер асты суларын сору үшін, сондай-ақ кемелерді кептіру үшін пайдаланылды. Томас Ньюкомен көлігін ауыстырмақ болдысондықтан оны трафик үшін пайдалануға болады. Алайда оның барлық әрекеттері сәтсіз аяқталды.
Өзін жариялаған келесі ғалым Англиядан келген Д. Халл болды. 1736 жылы ол әлемге өзінің өнертабысын ұсынды: қозғалғыш ретінде қалақшалары бар бу-атмосфералық машина. Оның дамуы Папинге қарағанда сәтті болды. Бірден осындай бірнеше кеме босатылды. Олар негізінен баржаларды, кемелерді және басқа кемелерді сүйрету үшін пайдаланылды. Дегенмен, бу-атмосфералық машинаның сенімділігі сенім тудырмады, ал кемелер негізгі қозғаушы ретінде желкендермен жабдықталған.
Ал Халл Папенге қарағанда бақыттырақ болғанымен, оның өнертабыстары бірте-бірте өзектілігін жоғалтып, бас тартылды. Дегенмен, сол кездегі бу-атмосфералық машиналарда көптеген кемшіліктер болды.
Ресейдегі бу машинасының тарихы
Келесі серпіліс Ресей империясында болды. 1766 жылы Барнаулдағы металлургиялық зауытта арнайы үрлегіш сильфондар арқылы балқыту пештеріне ауа беретін алғашқы бу машинасы жасалды. Оның құрушысы Иван Иванович Ползунов болды, оған тіпті өз Отанына сіңірген еңбегі үшін офицерлік атақ берілді. Өнертапқыш өз басшыларына сильфонды қуаттандыруға қабілетті «өрт сөндіру машинасының» сызбалары мен жоспарларын ұсынды.
Алайда, тағдыр Ползуновпен қатыгез қалжыңдады: оның жобасы қабылданып, көлік құрастырылғаннан кейін жеті жыл өткен соң, ол ауырып, тұтынудан қайтыс болды - оның сынақтары басталғанға дейін бір апта бұрынқозғалтқыш. Дегенмен, оның нұсқаулары қозғалтқышты іске қосу үшін жеткілікті болды.
Сонымен, 1766 жылы 7 тамызда Ползуновтың паровозы іске қосылып, жүктелді. Алайда сол жылдың қараша айында ол істен шықты. Себебі қазандықтың тым жұқа қабырғалары, тиеуге арналмаған болып шықты. Оның үстіне өнертапқыш өзінің нұсқаулығында бұл қазандықты тек сынақ кезінде ғана пайдалануға болатынын жазған. Жаңа қазандықты жасау оңай ақталады, өйткені Ползуновтың бу қозғалтқышының тиімділігі оң болды. Оның көмегімен 1023 сағат жұмыс істегенде 14 фунттан астам күміс балқытылды!
Бірақ соған қарамастан механизмді жөндеуге ешкім кіріспеді. Ползуновтың паровозы қоймада 15 жылдан астам шаң жинап, өнеркәсіп әлемі бір орнында тұрмай, дамыды. Содан кейін ол бөліктерге толығымен бөлшектелді. Шамасы, ол кезде Ресейде бу машиналары әлі жетілмеген еді.
Заман талабы
Бұл арада өмір бір орнында тұрған жоқ. Ал адамзат ұдайы табиғатқа тәуелді болмай, тағдырдың өзін басқаруға мүмкіндік беретін механизм жасау туралы ойлады. Барлығы желкенді мүмкіндігінше тезірек тастағысы келді. Сондықтан бу механизмін жасау мәселесі үнемі ауада ілулі болды. 1753 жылы Парижде қолөнершілер, ғалымдар мен өнертапқыштар арасында конкурс ұйымдастырылды. Ғылым академиясы жел күшін алмастыратын механизм жасай алатындарға сыйлық жариялады. Бірақ Л. Эйлер, Д. Бернулли, Кантон де Лакруа және т.б. сынды ойшылдар байқауға қатысқанымен, ешкім саналы ұсыныс жасаған жоқ.
Жылдар өтті. Және өнеркәсіптік революциякөбірек елдерді қамтыды. Басқа державалар арасындағы басымдық пен көшбасшылық үнемі Англияға берілді. XVIII ғасырдың аяғында дәл Ұлыбритания ірі өнеркәсіпті құрушы болды, соның арқасында ол осы салада әлемдік монополия атағын жеңіп алды. Механикалық қозғалтқыш туралы мәселе күн сайын өзекті болды. Сондай қозғалтқыш жасалды.
Әлемдегі алғашқы бу машинасы
1784 Англия мен әлем үшін өнеркәсіптік революцияның бетбұрыс кезеңі болды. Ал бұған жауапты адам ағылшын механик Джеймс Уотт болды. Ол жасаған бу машинасы ғасырдағы ең үлкен жаңалық болды.
Джеймс Уотт бірнеше жыл бойы бу-атмосфералық машиналардың сызбаларын, құрылымын және жұмыс істеу принциптерін зерттеп келеді. Және осының барлығының негізінде ол қозғалтқыштың тиімділігі үшін цилиндрдегі су мен механизмге түсетін будың температураларын теңестіру керек деген қорытындыға келді. Бу-атмосфералық машиналардың негізгі кемшілігі цилиндрді сумен суытудың тұрақты қажеттілігі болды. Бұл қымбат әрі ыңғайсыз болды.
Жаңа бу қозғалтқышы басқаша жасалған. Осылайша, цилиндр арнайы бу күртешемен қоршалған. Осылайша Уатт өзінің тұрақты қыздырылған күйіне жетті. Өнертапқыш суық суға батырылған арнайы ыдыс жасады (конденсатор). Оған цилиндр құбырмен бекітілген. Цилиндрдегі бу таусылған кезде ол құбыр арқылы конденсаторға түсіп, сол жерде қайтадан суға айналды. Өз машинасын жетілдірумен айналысып жатқанда, Ваттконденсаторда вакуум пайда болды. Осылайша, цилиндрден шыққан барлық бу оның ішінде конденсацияланды. Осы инновацияның арқасында буды кеңейту процесі айтарлықтай артты, бұл өз кезегінде бірдей мөлшерден әлдеқайда көп энергия алуға мүмкіндік берді. Бұл басты жетістік болды.
Бу машинасын жасаушы ауа беру принципін де өзгертті. Енді бу алдымен поршеньдің астына түсіп, оны көтеріп, содан кейін поршеньдің үстіне жиналып, оны төмендетеді. Осылайша, механизмдегі поршеньдің екі жүрісі де жұмыс істей бастады, бұған дейін бұл мүмкін емес еді. Ал бір ат күшіне көмірді тұтыну, сәйкесінше, бу-атмосфералық машиналарға қарағанда төрт есе аз болды, бұл Джеймс Уатттың қол жеткізуге тырысатыны еді. Бу машинасы алдымен Ұлыбританияны, содан кейін бүкіл әлемді тез жаулап алды.
Шарлотта Дундас
Джеймс Ватттың өнертабысы бүкіл әлемді таң қалдырғаннан кейін бу машиналары кеңінен қолданыла бастады. Сонымен, 1802 жылы Англияда ерлі-зайыптыларға арналған алғашқы кеме пайда болды - Шарлотта Дундас қайығы. Оның авторы - Уильям Симингтон. Қайық каналдың бойында сүйреткіш баржалар ретінде пайдаланылды. Кемедегі қозғаушы рөлін артқы жағына орнатылған қалақшалы дөңгелек атқарды. Қайық бірінші рет сынақтардан сәтті өтті: ол алты сағатта екі үлкен баржаны 18 мильге сүйреп өтті. Сонымен бірге оған қарсы соққан жел қатты кедергі келтірді. Бірақ ол мұны істеді.
Сөйтсе де ол уақытша тоқтатылды, өйткені олар қалақ дөңгелегі астында пайда болған күшті толқындардан каналдың жағасын шайып кетеді деп қауіптенді. Айтпақшы, жалғасудаШарлотты бүгінде бүкіл әлем бірінші пароходты жасаушы деп санайтын адам сынады.
Әлемдегі алғашқы пароход
Ағылшын кеме жасаушысы Роберт Фултон жас кезінен бумен жүретін кемені армандаған. Енді міне, оның арманы орындалды. Өйткені, бу машиналарының өнертабысы кеме жасауда жаңа серпін болды. Мәселенің материалдық жағын қолға алған Америкадан келген елші Р. Ливингстонмен бірге Фултон бу қозғалтқышы бар кеменің жобасын қолға алды. Бұл ескек қозғағыш идеясына негізделген күрделі өнертабыс болды. Кеменің бүйірлерінде көптеген ескектерге еліктейтін тақталар қатарға созылған. Сонымен қатар, пластиналар анда-санда бір-біріне кедергі келтіріп, сынды. Бүгін біз үш-төрт тақтайшамен бірдей әсерге қол жеткізуге болатынын оңай айта аламыз. Бірақ сол кездегі ғылым мен техника тұрғысынан мұны көру мүмкін емес еді. Сондықтан кеме жасаушылар әлдеқайда қиын болды.
1803 жылы Фултонның өнертабысы әлемге таныстырылды. Пароход Сена бойымен баяу және біркелкі қозғалып, Париждегі көптеген ғалымдар мен қайраткерлердің санасы мен қиялын таң қалдырды. Алайда Наполеон үкіметі бұл жобаны қабылдамады, ал наразы кеме жасаушылар өз байлығын Америкадан іздеуге мәжбүр болды.
Ал 1807 жылы тамызда әлемдегі ең қуатты бу қозғалтқышы қатысқан Кларемонт атты бірінші пароход (фото ұсынылған) Гудзон шығанағы бойымен жүрді. Көпшілігі табысқа сенбеді.
Клермон жүксіз және жолаушыларсыз өзінің алғашқы сапарына шықты. Ешкім барғысы келмедіотпен тыныс алатын кемеде саяхаттау. Бірақ қайтар жолда бірінші жолаушы пайда болды - билет үшін алты доллар төлеген жергілікті фермер. Ол кеме компаниясының тарихындағы алғашқы жолаушы болды. Фултонның қатты әсер еткені сонша, ол батылға өзінің барлық өнертабыстарын өмір бойы тегін пайдалануға берді.
