Esimesed aurumasinad maailmas: nende leiutamise ajalugu

Aurumasinast sai esimene mehaaniline mootor, millel oli laialdane praktiline rakendus. Esimesi kolb-aurumootoreid kasutati esmalt tehasetootmises, hiljem saadi need ratastega ühendada ja saada iseliikuvad masinad:

• aurulaevad;
• vedurid;
• traktorid;
• autod.

Aurumasina leiutamise ajalugu

Iga aurumasina tööpõhimõte seisneb selles, et kuuma auru energia muundatakse mehaaniliseks energiaks, mis võib olla:

• edasi-tagasi liikuv;
• pöörlev.

Ja saadud mehaanilist energiat saab juba kasulikel eesmärkidel kasutada. Aurumasina tööpõhimõte oli vanadele kreeklastele selge, kuid pimedal ajal unustati see ära. Jälle ärkas huvi selle probleemi vastu uuesti alles 17. sajandil. Itaallane Giovanni Branca pakkus välja oma auruturbiini mudeli 1629. aastal. Kuid lubamatult suurte energiakadude tõttu ei leidnud see esimene aurumasin maailmas praktilist rakendust.

Aurumasin Denis Papin

See prantslane, hariduselt arst, kolis 1675. aastal Inglismaale, kus ta oli tuntud mitmete leiutiste poolest. Niisiis leiutas ta "Papenovi katla" – kaasaegse topeltkatla prototüübi. Papen suutis märgata seost rõhu tõusu ja vedeliku keemistemperatuuri vahel. Ta suutis ehitada õhukindla katla, kus hoiti kõrgendatud rõhku. Selle tulemusel kees selles olev vesi kõrgel temperatuuril ja sai võimalikuks toidu küpsetamine temperatuuril üle 100 kraadi, mis kiirendas toiduvalmistamise protsessi.

Foggy Albioni kolimise eelõhtul leiutas Papin pulbermootori. Silindris põlev püssirohi lükkas kolvi. Saadud pulbergaasid eemaldati läbi ventiili ja ülejäänud jahutati, mille tõttu silindris tekkis kerge hõrenemine ja atmosfäärirõhk viis kolvi oma kohale tagasi.

Vaatamata sellele, et idee ise tõotas märkimisväärset kasu, ei toonud see autorile dividende. Fakt on see, et veidi varem patenteeris Savery (inglise mehaanik) oma aurupumba, mis oli tol ajal ainus võimalus aurumasinat kasutada. Juhtus nii, et esimese aurumasina leiutaja Denis Papin suri 1714. aastal Londonis, olles vaene ja üksildane.

Thomas Newcomeni auto

See ettevõtlik inglane suutis saavutada suuri kasumeid. Papini masina loomise ajal oli ta 35-aastane. Newcomen uuris hoolikalt Papini ja Savery pärandit ning märkis mõlema mudeli puudused ning võttis kasutusele tugevad ideed. Tehes koostööd torustiku ja klaasi spetsialisti D. Calliga, lõi Newcomen 1712. aastaks oma esimese mudeli, jätkates aurumasinate loomise ajalugu. Tema põhitöö nägi välja selline:

• konstruktsioonil oli vertikaalne kolviga silinder (Papinilt);
• auru tekitati eraldi katlas, mis töötas Savery leiutise põhimõttel;
• Aurusilindri tiheduse tagas naha tihedus kolvi ümber.

Survet tõstes tõstis Newcomeni seade kaevandustest vett. Kuid see oli väga mahukas ja söel äärmiselt ablas. Kuid need puudused ei takistanud selle leiutise pool sajandit töötamist kaevandustes. Tänu temale sai võimalikuks varem põhjavee üleujutuse tõttu mahajäetud kaevanduste taaselustamine. Kuid kuna tema masin oli varajaste leiutiste kogumik, ei saanud Newcomen sellele patenti.

Watt masin

Otsustava sammu astus britt James Watt, tänu kelle pingutustele ilmus piisavalt võimas ja kompaktne esimene kolb-aurumasin. Glasgow ülikooli mehaanikuna asus Watt 1763. aastal remontima Newcomeni aurumasinat. Remondiprotsessi käigus leidis ta viisi, kuidas naise ahnust vähendada – tema silindrit tuli hoida soojas.

Kuid oli vaja lahendada auru kondenseerumise probleem. Ta tabas lahendust, kui möödus pesumajadest, mille katelde kaantelt voolas aur. Ta mõistis, et aur on gaas, mis tuleks panna silindrisse alandatud rõhuga. Tiheda kolb-silindri süsteemi saavutas ta, mähkides esimese õlitatud kanepiköiega, misjärel sai võimalikuks atmosfäärirõhust loobuda – märgatav samm edasi.

Video James Watti esimesest aurumasinast

Kuid elus ei vedanud Wattil vähem ja ta pidi võlgade patendi pantima. 3 aasta pärast kohtus ta jõuka töösturi Matthew Boltoniga, kes ostis Wattile tema patendid. Tema juhendamisel naasis Watt tööle. Juba 1773. aastal näitas Watti uus mudel katsetes palju väiksemat söetarbimist kui tema eelkäijad nõudsid. Ja aasta hiljem alustas Inglismaa Watt-masinate tööstuslikku tootmist. 1781 aastal patenteeris Watt aurumasina, mis toidab tööstuslikke masinaid. Veidi hiljem hakati neid samu tehnoloogiaid kasutama laevade ja rongide liikumiseks, millest saab tõeline tehniline revolutsioon.

Polzunovi aurumasin

Mitte vähem kallis meile pole Ivan Polzunov, esimese aurumasina leiutaja, venelane, mis suutis toita paljusid töömehhanisme. Pealegi tegi ta selle leiutise enne White’i – 1763. aastal, töötades Altai kaevandustehastes. Ta tutvustas tehaste juhti oma projektiga ja ta sai pealinnalt heakskiidu üksuse komplekteerimiseks. Polzunov sai käsu ehitada suur masin.

See töö kestis 21 kuud, kuid kui see oli peaaegu valmis, suri kulukas leiutaja paar päeva enne oma esimesi katseid. Polzunovi aurumasin võis töötada pidevalt ja automaatselt. Seda tõestasid Polzunovi õpilaste 1766. aastal korraldatud katsed. Kuu aega hiljem oli masin juba tööle hakanud, mitte ainult ei hüvitanud kõik selle loomise kulud, vaid tõi ka omanikele kasumit.