Penemuan mesin uap merupakan titik balik dalam sejarah manusia. Di suatu tempat pada pergantian abad ke-17-18, tenaga kerja manual yang tidak efisien, kincir air dan kincir angin mulai diganti dengan mekanisme yang benar-benar baru dan unik - mesin uap. Berkat merekalah revolusi teknis dan industri, dan seluruh kemajuan umat manusia, menjadi mungkin.
Tapi siapa yang menemukan mesin uap? Kepada siapa umat manusia berutang ini? Dan kapan itu? Kami akan mencoba menemukan jawaban untuk semua pertanyaan ini.
Bahkan sebelum era kita
Sejarah penciptaan mesin uap dimulai pada abad pertama SM. Hero of Alexandria menggambarkan mekanisme yang baru mulai bekerja ketika terkena uap. Perangkat itu adalah bola tempat nozel dipasang. Uap keluar secara tangensial dari nozel, sehingga menyebabkan mesin berputar. Itu adalah perangkat pertama yang ditenagai oleh pasangan.
Pencipta mesin uap (lebih tepatnya, turbin) adalah Tagi-al-Dinome (filsuf, insinyur, dan astronom Arab). Penemuannya menjadi dikenal luas diMesir pada abad ke-16. Mekanismenya diatur sebagai berikut: aliran uap diarahkan langsung ke mekanisme dengan bilah, dan ketika asap turun, bilah diputar. Hal serupa diusulkan pada tahun 1629 oleh insinyur Italia Giovanni Branca. Kerugian utama dari semua penemuan ini adalah konsumsi uap yang terlalu banyak, yang pada gilirannya membutuhkan energi dalam jumlah besar dan tidak disarankan. Pengembangan dihentikan, karena pengetahuan ilmiah dan teknis umat manusia saat itu tidak cukup. Selain itu, penemuan seperti itu tidak diperlukan sama sekali.
Perkembangan
Hingga abad ke-17, penciptaan mesin uap tidak mungkin dilakukan. Tetapi begitu standar untuk tingkat perkembangan manusia melonjak, salinan dan penemuan pertama segera muncul. Meskipun tidak ada yang menganggapnya serius saat itu. Jadi, misalnya, pada 1663, seorang ilmuwan Inggris menerbitkan di pers draft penemuannya, yang dipasang di Kastil Raglan. Perangkatnya berfungsi untuk menaikkan air di dinding menara. Namun, seperti segala sesuatu yang baru dan tidak diketahui, proyek ini diterima dengan keraguan, dan tidak ada sponsor untuk pengembangan lebih lanjut.
Sejarah penciptaan mesin uap dimulai dengan penemuan mesin uap-atmosfer. Pada 1681, ilmuwan Prancis Denis Papin menemukan alat yang memompa air keluar dari tambang. Pada awalnya, bubuk mesiu digunakan sebagai penggerak, dan kemudian diganti dengan uap air. Ini adalah bagaimana mesin uap lahir. Kontribusi besar untuk peningkatannya dibuat oleh para ilmuwan dari Inggris, Thomas Newcomen dan Thomas Parah. Penemu otodidak Rusia Ivan Polzunov juga memberikan bantuan yang tak ternilai.
Upaya Papin gagal
Mesin uap-atmosfer, jauh dari sempurna pada waktu itu, menarik perhatian khusus dalam industri pembuatan kapal. D. Papin menghabiskan tabungan terakhirnya untuk membeli kapal kecil, di mana ia mulai memasang mesin uap-atmosfer pengangkat air produksinya sendiri. Mekanisme kerjanya adalah, jatuh dari ketinggian, air mulai memutar roda.
Penemu melakukan pengujiannya pada tahun 1707 di Sungai Fulda. Banyak orang berkumpul untuk melihat keajaiban: sebuah kapal bergerak di sepanjang sungai tanpa layar dan dayung. Namun, selama pengujian, bencana terjadi: mesin meledak dan beberapa orang meninggal. Pihak berwenang marah pada penemu yang malang itu dan melarangnya melakukan pekerjaan dan proyek apa pun. Kapal tersebut disita dan dihancurkan, dan beberapa tahun kemudian Papin sendiri meninggal.
Kesalahan
Kukus Papen memiliki prinsip pengoperasian sebagai berikut. Di bagian bawah silinder itu perlu untuk menuangkan sedikit air. Sebuah anglo terletak di bawah silinder itu sendiri, yang berfungsi untuk memanaskan cairan. Saat air mulai mendidih, uap yang dihasilkan, mengembang, mengangkat piston. Udara dikeluarkan dari ruang di atas piston melalui katup yang dilengkapi secara khusus. Setelah air mendidih dan uap mulai turun, anglo perlu melepas anglo, menutup katup untuk mengeluarkan udara, dan mendinginkan dinding silinder dengan air dingin. Berkat tindakan seperti itu, uap yang ada di dalam silinder mengembun, terbentuk di bawah pistonpenghalusan, dan karena kekuatan tekanan atmosfer, piston kembali ke tempat semula. Selama gerakannya ke bawah, pekerjaan yang bermanfaat telah dilakukan. Namun, efisiensi mesin uap Papen adalah negatif. Mesin kapal uap sangat tidak ekonomis. Dan yang paling penting, itu terlalu rumit dan tidak nyaman untuk digunakan. Oleh karena itu, penemuan Papen tidak memiliki masa depan sejak awal.
Pengikut
Namun, sejarah penciptaan mesin uap tidak berhenti sampai di situ. Berikutnya, yang sudah jauh lebih sukses daripada Papen, adalah ilmuwan Inggris Thomas Newcomen. Dia mempelajari karya para pendahulunya untuk waktu yang lama, dengan fokus pada kelemahan. Dan mengambil yang terbaik dari pekerjaan mereka, ia menciptakan peralatannya sendiri pada tahun 1712. Mesin uap baru (foto yang ditunjukkan) dirancang sebagai berikut: silinder digunakan, yang berada dalam posisi vertikal, serta piston. Pendatang baru ini mengambil dari karya-karya Papin. Namun, uap sudah terbentuk di boiler lain. Seluruh kulit dipasang di sekitar piston, yang secara signifikan meningkatkan kekencangan di dalam silinder uap. Mesin ini juga steam-atmospheric (air naik dari tambang menggunakan tekanan atmosfer). Kerugian utama dari penemuan ini adalah ukurannya yang besar dan tidak efisien: mesin "memakan" sejumlah besar batu bara. Namun, itu membawa lebih banyak manfaat daripada penemuan Papen. Oleh karena itu, telah digunakan di ruang bawah tanah dan tambang selama hampir lima puluh tahun. Itu digunakan untuk memompa air tanah, serta untuk mengeringkan kapal. Thomas Newcomen mencoba mengubah mobilnyasehingga dapat digunakan untuk lalu lintas. Namun, semua usahanya gagal.
Ilmuwan berikutnya yang mengumumkan dirinya adalah D. Hull dari Inggris. Pada 1736, ia mempresentasikan penemuannya kepada dunia: mesin uap-atmosfer, yang memiliki roda dayung sebagai penggerak. Perkembangannya lebih berhasil daripada Papin. Segera, beberapa kapal seperti itu dilepaskan. Mereka terutama digunakan untuk menarik tongkang, kapal dan kapal lainnya. Namun, keandalan mesin uap-atmosfer tidak menginspirasi kepercayaan, dan kapal dilengkapi dengan layar sebagai penggerak utama.
Dan meskipun Hull lebih beruntung daripada Papin, penemuannya secara bertahap kehilangan relevansi dan ditinggalkan. Namun, mesin uap-atmosfer pada waktu itu memiliki banyak kekurangan.
Sejarah mesin uap di Rusia
Terobosan berikutnya terjadi di Kekaisaran Rusia. Pada 1766, mesin uap pertama dibuat di pabrik metalurgi di Barnaul, yang memasok udara ke tungku peleburan menggunakan blower khusus. Penciptanya adalah Ivan Ivanovich Polzunov, yang bahkan diberi pangkat perwira untuk layanan ke tanah airnya. Sang penemu memberikan kepada atasannya cetak biru dan rencana untuk "mesin pemadam kebakaran" yang mampu menyalakan bellow.
Namun, takdir memainkan lelucon kejam dengan Polzunov: tujuh tahun setelah proyeknya diterima dan mobil dirakit, dia jatuh sakit dan meninggal karena konsumsi - hanya seminggu sebelum tesnya dimulaimesin. Namun, instruksinya cukup untuk menghidupkan mesin.
Jadi, pada tanggal 7 Agustus 1766, mesin uap Polzunov diluncurkan dan dibebani. Namun, pada bulan November tahun yang sama, itu rusak. Alasannya ternyata dinding boiler yang terlalu tipis, tidak dimaksudkan untuk memuat. Selain itu, penemu menulis dalam instruksinya bahwa boiler ini hanya dapat digunakan selama pengujian. Pembuatan boiler baru akan mudah terbayar, karena efisiensi mesin uap Polzunov positif. Selama 1023 jam kerja, lebih dari 14 pon perak dilebur dengan bantuannya!
Tetapi meskipun demikian, tidak ada yang mulai memperbaiki mekanismenya. Mesin uap Polzunov telah mengumpulkan debu selama lebih dari 15 tahun di gudang, sementara dunia industri tidak tinggal diam dan berkembang. Dan kemudian itu benar-benar dibongkar untuk beberapa bagian. Ternyata, saat itu Rusia belum berkembang menjadi mesin uap.
Tuntutan zaman
Sementara itu, hidup tidak berhenti. Dan umat manusia terus-menerus berpikir untuk menciptakan mekanisme yang memungkinkan untuk tidak bergantung pada sifat yang berubah-ubah, tetapi untuk mengendalikan nasib itu sendiri. Semua orang ingin meninggalkan layar secepat mungkin. Oleh karena itu, pertanyaan untuk menciptakan mekanisme uap terus-menerus menggantung di udara. Pada 1753, kompetisi antara pengrajin, ilmuwan, dan penemu diajukan di Paris. Academy of Sciences mengumumkan penghargaan kepada mereka yang dapat menciptakan mekanisme yang dapat menggantikan kekuatan angin. Namun terlepas dari kenyataan bahwa pikiran seperti L. Euler, D. Bernoulli, Canton de Lacroix dan lainnya berpartisipasi dalam kompetisi, tidak ada yang membuat proposal yang masuk akal.
Tahun-tahun berlalu. Dan revolusi industrimencakup lebih banyak negara. Superioritas dan kepemimpinan di antara kekuatan-kekuatan lain selalu jatuh ke Inggris. Pada akhir abad kedelapan belas, Inggris Raya-lah yang menjadi pencipta industri skala besar, berkat itu ia memenangkan gelar monopoli dunia dalam industri ini. Pertanyaan tentang mesin mekanis setiap hari menjadi semakin relevan. Dan mesin seperti itu telah dibuat.
Mesin uap pertama di dunia
1784 menandai titik balik Revolusi Industri bagi Inggris dan dunia. Dan orang yang bertanggung jawab untuk ini adalah mekanik Inggris James Watt. Mesin uap yang ia ciptakan adalah penemuan terbesar abad ini.
James Watt telah mempelajari gambar, struktur, dan prinsip pengoperasian mesin uap-atmosfer selama beberapa tahun. Dan atas dasar semua ini, ia menyimpulkan bahwa untuk efisiensi mesin, perlu untuk menyamakan suhu air di dalam silinder dan uap yang masuk ke mekanisme. Kerugian utama dari mesin uap-atmosfer adalah kebutuhan konstan untuk mendinginkan silinder dengan air. Itu mahal dan tidak nyaman.
Mesin uap baru didesain berbeda. Jadi, silinder tertutup dalam jaket uap khusus. Dengan demikian Watt mencapai keadaan panasnya yang konstan. Penemunya menciptakan bejana khusus yang direndam dalam air dingin (kondensor). Sebuah silinder dipasang padanya dengan pipa. Ketika uap habis di dalam silinder, ia masuk ke kondensor melalui pipa dan berubah kembali menjadi air di sana. Saat bekerja untuk meningkatkan mesinnya, Wattmenciptakan ruang hampa di kapasitor. Dengan demikian, semua uap yang berasal dari silinder terkondensasi di dalamnya. Berkat inovasi ini, proses ekspansi uap sangat meningkat, yang pada gilirannya memungkinkan untuk mengekstraksi lebih banyak energi dari jumlah uap yang sama. Itu adalah pencapaian tertinggi.
Pencipta mesin uap juga mengubah prinsip suplai udara. Sekarang uap pertama-tama jatuh di bawah piston, dengan demikian menaikkannya, dan kemudian dikumpulkan di atas piston, menurunkannya. Dengan demikian, kedua pukulan piston dalam mekanisme menjadi bekerja, yang bahkan tidak mungkin dilakukan sebelumnya. Dan konsumsi batu bara per tenaga kuda masing-masing empat kali lebih sedikit daripada untuk mesin uap-atmosfer, yang coba dicapai James Watt. Mesin uap dengan sangat cepat menaklukkan Inggris Raya pertama, dan kemudian seluruh dunia.
Charlotte Dundas
Setelah seluruh dunia kagum dengan penemuan James Watt, penggunaan mesin uap secara luas dimulai. Jadi, pada tahun 1802, kapal pertama untuk pasangan muncul di Inggris - kapal Charlotte Dundas. Penciptanya adalah William Symington. Perahu itu digunakan sebagai tongkang penarik di sepanjang kanal. Peran penggerak di kapal dimainkan oleh roda dayung yang dipasang di buritan. Kapal itu berhasil melewati tes untuk pertama kalinya: kapal itu menarik dua tongkang besar sejauh 18 mil dalam enam jam. Pada saat yang sama, angin sakal sangat mengganggunya. Tapi dia melakukannya.
Namun ditunda, karena mereka khawatir karena gelombang kuat yang dibuat di bawah kincir, tepi kanal akan hanyut. Ngomong-ngomong, diCharlotte diuji oleh seorang pria yang saat ini dianggap oleh seluruh dunia sebagai pencipta kapal uap pertama.
Kapal uap pertama di dunia
Pembuat kapal Inggris Robert Fulton memimpikan kapal bertenaga uap sejak masa mudanya. Dan kini mimpinya menjadi kenyataan. Bagaimanapun, penemuan mesin uap merupakan dorongan baru dalam pembuatan kapal. Bersama utusan dari Amerika, R. Livingston, yang mengambil alih sisi material dari isu tersebut, Fulton mengambil proyek kapal dengan mesin uap. Itu adalah penemuan kompleks berdasarkan gagasan penggerak dayung. Sepanjang sisi-sisi kapal terbentang berjajar pelat-pelat menirukan banyak dayung. Pada saat yang sama, lempengan-lempengan itu kadang-kadang saling mengganggu dan pecah. Hari ini kita dapat dengan mudah mengatakan bahwa efek yang sama dapat dicapai hanya dengan tiga atau empat ubin. Tetapi dari sudut pandang ilmu pengetahuan dan teknologi saat itu, tidak realistis untuk melihat ini. Oleh karena itu, pembuat kapal memiliki waktu yang jauh lebih sulit.
Pada tahun 1803, penemuan Fulton diperkenalkan ke dunia. Kapal uap itu bergerak perlahan dan merata di sepanjang Sungai Seine, mengejutkan pikiran dan imajinasi banyak ilmuwan dan tokoh di Paris. Namun, pemerintah Napoleon menolak proyek tersebut, dan pembuat kapal yang tidak puas terpaksa mencari peruntungan di Amerika.
Dan pada Agustus 1807, kapal uap pertama di dunia bernama Claremont, di mana mesin uap paling kuat terlibat (foto disajikan), menyusuri Teluk Hudson. Banyak yang kemudian tidak percaya pada kesuksesan.
Clermont memulai pelayaran perdananya tanpa kargo dan tanpa penumpang. Tidak ada yang ingin pergi kebepergian dengan kapal yang bernapas api. Tetapi dalam perjalanan kembali, penumpang pertama muncul - seorang petani lokal yang membayar enam dolar untuk satu tiket. Dia menjadi penumpang pertama dalam sejarah perusahaan pelayaran. Fulton sangat tersentuh sehingga dia memberi si pemberani tumpangan gratis seumur hidup untuk semua penemuannya.
