Перші парові машини у світі: історії їх винаходу

Парова машина стала першим механічним двигуном, для якого знайшлося широке застосування. Перші поршневі парові машини почали спочатку застосовуватися на фабричному виробництві, а пізніше їх змогли з’єднати з колесами і отримати машини, що саморухаються:

• пароплави;
• паровози;
• трактори;
• автомобілі.

Історія винаходу парової машини

Основний принцип дії будь-якої парової машини полягає в тому, що енергія гарячої пари перетворюється на механічну енергію, яка може бути:

• зворотно-поступальної;
• обертальної.

А отримана механічна енергія може використовуватися для корисних цілей. Принцип роботи парової машини був зрозумілий ще давнім грекам, але у темні віки люди про нього міцно забули. Знову інтерес до цієї проблеми відродився лише у 17-му столітті. Італієць Джованні Бранка в 1629 запропонував модель власної парової турбіни. Але через неприпустимо великі втрати енергії ця перша парова машина у світі практичного застосування не знайшла.

Парова машина Дені Папена

Цей француз – медик за освітою, переїхав у 1675 році до Англії, де відзначився цілою низкою винаходів. Так, ним винайдено «папенів котел» – прообраз сучасної пароварки. Папен зміг помітити взаємозв’язок між зростанням тиску та температури кипіння рідини. Він зміг спорудити герметичний казан, де підтримувався підвищений тиск. В результаті цього вода в ньому закипала при підвищеній температурі, а продукти можна було готувати при температурі вище 100 градусів, що прискорювало процес приготування їжі.

Напередодні переїзду до Туманного Альбіону Папен винайшов пороховий двигун. Згоряючий у циліндрі порох штовхав поршень. Порохові гази, що утворилися, видалялися через клапан, а ті, що залишилися, остигали, завдяки чому в циліндрі виникало легке розрідження, і тиск атмосфери повертав на місце поршень.

Незважаючи на те, що сама ідея обіцяла чималі вигоди, своєму авторові вона не принесла дивідендів. Справа в тому, що раніше Сейвері (англійський механік) запатентував свій паровий насос, що було на той момент єдиним способом застосування для парової машини. Так вийшло, що винахідник першої парової машини Дені Папен помер у 1714 році в Лондоні, будучи бідним та самотнім.

Машина Томаса Ньюкомена

Великих панянок зміг домогтися цей підприємливий англієць. Йому було 35 років, коли створювалася машина Папена. Ньюкомен ретельно вивчив спадщину Папена та Сейвері та відзначив недоліки обох моделей, а сильні ідеї взяв на озброєння. Співпрацюючи зі спеціалістом з водопроводів і склу Д. Каллі, Ньюкомен створив до 1712 першу свою модель, продовживши історію створення парових машин. Її принципова робота мала такий вигляд:

• у конструкції був вертикальний циліндр із поршнем (від Папена);
• пар генерувався в окремому казані, який діяв за принципом винаходу Сейвері;
• герметичність парового циліндра забезпечувала шкіра, що обтягує поршень.

Нагнітаючи тиск, пристрій Ньюкомена піднімало з шахт воду. Але воно було дуже громіздке і надзвичайно ненажерливе на вугілля. Але ці недоліки не завадили півстолітній експлуатації даного винаходу на шахтах. Завдяки ньому стало можливо реанімувати раніше занедбані через підтоплення ґрунтовою водою шахти. Але оскільки його машина була компіляцією ранніх винаходів, Ньюкомен патенту на неї отримати не зміг.

Машина Уатта

Вирішальний крок зміг зробити британець Джеймс Уатт, завдяки зусиллям якого з’явилася досить потужна компактна перша поршнева парова машина. Будучи механіком університету Глазго, Уатт в 1763 році взявся за ремонт парової машини Ньюкомена. У процесі ремонту він вигадав спосіб скорочення її ненажерливості – її циліндр потрібно було підтримувати в нагрітому стані.

Але потрібно вирішити ще проблему конденсації пари. Рішення він уловив, проходячи повз пральні, з-під кришок котлів яких валили пару. Він зрозумів, що пара є газом, який слід запустити в циліндр зі зниженим тиском. Він домігся герметичності системи поршень-циліндр шляхом обмотки першого промасленого прядив’яною мотузкою, після чого стала можливою відмова від атмосферного тиску – помітний крок вперед.

Відео про першу парову машину Джеймса Уатта

Але в житті Уатту щастило менше і патент йому довелося закласти за борги. Через 3 роки він познайомився з багатим промисловцем Меттью Болтон, який викупив для Уатта його патенти. Під його опікою Уатт повернувся до роботи. Вже 1773 року нова модель Уатта на випробуваннях продемонструвала набагато менше споживання вугілля, ніж вимагали її попередники. А ще через рік Англія розпочала промисловий випуск машин Уатта. У 1781 році Уатт запатентував парову машину, яка приводила в дію промислові верстати. Ще трохи пізніше ці технології стали використовуватися для руху пароплавів і поїздів, що стане справжньою технічною революцією.

Парова машина Повзунова

Нам не менш доріг Іван Ползунов – російський винахідник першої парової машини, яка була здатна наводити на дію багато робочих механізмів. Причому зробив він цей винахід раніше Уайта – в 1763 році, працюючи на алтайських гірничорудних заводах. Він ознайомив зі своїм проектом начальника заводів, а той отримав зі столиці добро на збирання агрегату. Повзунову наказали збудувати велику машину.

Ця робота зайняла 21 місяць, але коли вона була майже готова, винахідник помер, що хворів на сухоти, не доживши кількох днів до її перших випробувань. Парова машина Ползунова могла працювати безперервно і автоматично. Це було доведено в результаті випробувань, проведених у 1766 учнями Ползунова. А через місяць машина вже почала працювати, не тільки окупивши всі витрати на своє виробництво, а й принісши власникам прибуток.