Vynález parních strojů byl zlomem v historii lidstva. Někde na přelomu 17.-18. století začala být neefektivní ruční práce, vodní kola a větrné mlýny nahrazovány zcela novými a unikátními mechanismy - parními stroji. Právě díky nim byly možné technické a průmyslové revoluce a celý pokrok lidstva.
Kdo ale vynalezl parní stroj? Komu za to lidstvo vděčí? a kdy to bylo? Pokusíme se najít odpovědi na všechny tyto otázky.
Ještě před naší érou
Historie vytvoření parního stroje začíná v prvních stoletích před naším letopočtem. Hero of Alexandria popsal mechanismus, který začal fungovat, až když byl vystaven páře. Zařízení byla koule, na které byly upevněny trysky. Pára vycházela tangenciálně z trysek, což způsobilo otáčení motoru. Bylo to první zařízení, které bylo poháněno párem.
Tvůrcem parního stroje (přesněji turbíny) je Tagi-al-Dinome (arabský filozof, inženýr a astronom). Jeho vynález se stal široce známým v rEgypt v 16. století. Mechanismus byl uspořádán následovně: proudy páry směřovaly přímo na mechanismus s lopatkami a když padal kouř, lopatky se otáčely. Něco podobného navrhl v roce 1629 italský inženýr Giovanni Branca. Hlavní nevýhodou všech těchto vynálezů byla příliš velká spotřeba páry, která zase vyžadovala obrovské množství energie a nebyla vhodná. Vývoj byl pozastaven, neboť tehdejší vědecké a technické znalosti lidstva nestačily. Navíc o takové vynálezy nebylo vůbec potřeba.
Vývoj
Až do 17. století bylo vytvoření parního stroje nemožné. Ale jakmile laťka pro úroveň lidského vývoje vyletěla nahoru, okamžitě se objevily první kopie a vynálezy. I když je v té době nikdo nebral vážně. Tak například v roce 1663 anglický vědec zveřejnil v tisku návrh svého vynálezu, který instaloval na hrad Raglan. Jeho zařízení sloužilo ke zvedání vody na stěnách věží. Jako vše nové a neznámé byl však i tento projekt přijat s pochybami a pro jeho další rozvoj se nenašli žádní sponzoři.
Historie vytvoření parního stroje začíná vynálezem parně-atmosférického motoru. V roce 1681 vynalezl francouzský vědec Denis Papin zařízení, které čerpalo vodu z dolů. Nejprve se jako hnací síla používal střelný prach a poté byl nahrazen vodní párou. Tak se zrodil parní stroj. Obrovský příspěvek k jeho zlepšení měli vědci z Anglie Thomas Newcomen a Thomas Severen. Ruský vynálezce-samouk Ivan Polzunov také poskytl neocenitelnou pomoc.
Papinův neúspěšný pokus
Parní-atmosférický stroj, který v té době zdaleka nebyl dokonalý, přitahoval zvláštní pozornost v lodním průmyslu. D. Papin utratil poslední úspory na nákup malého plavidla, na které začal instalovat vodozdvihací paro-atmosférický stroj vlastní výroby. Mechanismus účinku spočíval v tom, že voda při pádu z výšky začala otáčet koly.
Vynálezce provedl své testy v roce 1707 na řece Fuldě. Mnoho lidí se shromáždilo, aby se podívali na zázrak: loď plující po řece bez plachet a vesel. Během testů však došlo ke katastrofě: motor explodoval a několik lidí zemřelo. Úřady se na nešťastného vynálezce naštvaly a zakázaly mu jakoukoli práci a projekty. Loď byla zabavena a zničena a o několik let později zemřel sám Papin.
Chyba
Papenův parník měl následující princip fungování. Na dno válce bylo nutné nalít malé množství vody. Pod samotným válcem byl umístěn gril, který sloužil k ohřevu kapaliny. Když se voda začala vařit, výsledná pára, expandující, zvedla píst. Vzduch byl z prostoru nad pístem vytlačován speciálně vybaveným ventilem. Poté, co se voda uvařila a začala padat pára, bylo nutné vyjmout pánev, uzavřít ventil, aby se odstranil vzduch, a ochladit stěny válce studenou vodou. Díky takovým akcím pára, která byla ve válci, kondenzovala a tvořila se pod pístemřídnutí a vlivem síly atmosférického tlaku se píst opět vrátil na své původní místo. Během jeho pohybu dolů byla vykonána užitečná práce. Účinnost Papenova parního stroje však byla negativní. Motor parníku byl extrémně nehospodárný. A hlavně to bylo příliš složité a nepohodlné na používání. Papenův vynález proto neměl od samého počátku žádnou budoucnost.
Followers
Tím však historie vzniku parního stroje neskončila. Dalším, již mnohem úspěšnějším než Papen, byl anglický vědec Thomas Newcomen. Dlouho studoval práci svých předchůdců se zaměřením na slabiny. A s využitím toho nejlepšího z jejich práce vytvořil v roce 1712 svůj vlastní přístroj. Nový parní stroj (na fotografii) byl navržen následovně: byl použit válec, který byl ve svislé poloze, a také píst. Tento Newcomen převzal z Papinových děl. Pára se však tvořila již v jiném kotli. Celá kůže byla upevněna kolem pístu, což výrazně zvýšilo těsnost uvnitř parního válce. Tento stroj byl také paroatmosférický (voda stoupala z dolu pomocí atmosférického tlaku). Hlavní nevýhodou vynálezu byla jeho objemnost a neefektivnost: stroj „sežral“obrovské množství uhlí. Přinesl však mnohem více výhod než vynález Papena. Proto se téměř padesát let používá v kobkách a dolech. Sloužil k odčerpávání podzemní vody, stejně jako k sušení lodí. Thomas Newcomen se pokusil přeměnit svůj vůzaby mohl být použit pro provoz. Všechny jeho pokusy však selhaly.
Dalším vědcem, který se ohlásil, byl D. Hull z Anglie. V roce 1736 představil světu svůj vynález: parně-atmosférický stroj, který měl jako pohyb lopatková kola. Jeho vývoj byl úspěšnější než u Papina. Okamžitě bylo několik takových plavidel vypuštěno. Používaly se především k tažení člunů, lodí a jiných plavidel. Spolehlivost parně-atmosférického stroje však nevzbuzovala důvěru a lodě byly vybaveny plachtami jako hlavním hybatelem.
A přestože měl Hull větší štěstí než Papin, jeho vynálezy postupně ztrácely na významu a byly opuštěny. Přesto měly tehdejší paro-atmosférické stroje mnoho specifických nedostatků.
Historie parního stroje v Rusku
Další průlom nastal v Ruské říši. V roce 1766 vznikl v hutnickém závodě v Barnaulu první parní stroj, který přiváděl vzduch do tavicích pecí pomocí speciálních dmychadel. Jeho tvůrcem byl Ivan Ivanovič Polzunov, který za zásluhy o vlast dostal dokonce důstojnickou hodnost. Vynálezce předložil svým nadřízeným plány a plány na „požární stroj“schopný pohánět měchy.
Osud si však s Polzunovem zahrál krutý žert: sedm let poté, co byl jeho projekt přijat a auto bylo smontováno, onemocněl a zemřel na spotřebu – pouhý týden před zahájením jeho testůmotor. Jeho pokyny však stačily k nastartování motoru.
Takže 7. srpna 1766 byl spuštěn a zatížen Polzunovův parní stroj. V listopadu téhož roku se však porouchala. Důvodem se ukázaly být příliš tenké stěny kotle, neurčené k přikládání. Navíc vynálezce ve svém návodu napsal, že tento kotel lze používat pouze při testování. Výroba nového kotle by se snadno vyplatila, protože účinnost Polzunova parního stroje byla pozitivní. Za 1023 hodin práce bylo s její pomocí vytaveno více než 14 liber stříbra!
Ale navzdory tomu nikdo nezačal mechanismus opravovat. Polzunovův parní stroj sedal prach více než 15 let ve skladišti, zatímco svět průmyslu nestál a rozvíjel se. A pak to bylo kompletně rozebráno na díly. Rusko v tu chvíli zjevně ještě nedorostlo na parní stroje.
Požadavky doby
Život se mezitím nezastavil. A lidstvo neustále přemýšlelo o vytvoření mechanismu, který by umožnil nespoléhat se na rozmarnou povahu, ale ovládat osud sám. Každý chtěl plachtu co nejdříve opustit. Ve vzduchu proto neustále visela otázka vytvoření parního mechanismu. V roce 1753 byla v Paříži vyhlášena soutěž mezi řemeslníky, vědci a vynálezci. Akademie věd vyhlásila cenu těm, kteří dokážou vytvořit mechanismus, který dokáže nahradit sílu větru. Ale navzdory skutečnosti, že se soutěže zúčastnily takové mozky jako L. Euler, D. Bernoulli, Canton de Lacroix a další, nikdo nepředložil rozumný návrh.
Roky plynuly. A průmyslová revolucepokrývala stále více zemí. Nadřazenost a vedení mezi ostatními mocnostmi vždy šly do Anglie. Koncem 18. století se právě Velká Británie stala tvůrcem velkého průmyslu, díky čemuž získala titul světového monopolu v tomto odvětví. Otázka mechanického motoru se každým dnem stávala stále aktuálnější. A takový motor byl vytvořen.
První parní stroj na světě
1784 znamenal zlom v průmyslové revoluci pro Anglii a celý svět. A osobou odpovědnou za to byl anglický mechanik James Watt. Parní stroj, který vytvořil, byl největším objevem století.
James Watt se již několik let zabývá studiem výkresů, konstrukce a principů fungování paro-atmosférických strojů. A na základě toho všeho usoudil, že pro účinnost motoru je nutné vyrovnat teploty vody ve válci a páry, která vstupuje do mechanismu. Hlavní nevýhodou parně-atmosférických strojů byla neustálá potřeba ochlazovat válec vodou. Bylo to drahé a nepohodlné.
Nový parní stroj byl navržen jinak. Válec byl tedy uzavřen ve speciálním parním plášti. Tak Watt dosáhl svého konstantního zahřátého stavu. Vynálezce vytvořil speciální nádobu ponořenou do studené vody (kondenzátor). K ní byl trubkou připevněn válec. Když se pára ve válci vyčerpala, vstoupila potrubím do kondenzátoru a tam se zase proměnila ve vodu. Zatímco pracuje na vylepšení svého stroje, Wattvytvořilo vakuum v kondenzátoru. Veškerá pára vycházející z válce v něm tedy kondenzovala. Díky této inovaci se značně zvýšil proces expanze páry, což zase umožnilo získat mnohem více energie ze stejného množství páry. Byl to vrcholný úspěch.
Tvůrce parního stroje změnil také princip přívodu vzduchu. Nyní pára nejprve spadla pod píst, čímž jej zvedla, a poté se shromáždila nad pístem a spustila jej. Tím se staly pracovní oba zdvihy pístu v mechanismu, což dříve ani nebylo možné. A spotřeba uhlí na koňskou sílu byla čtyřikrát menší než u parně-atmosférických strojů, o což se snažil James Watt. Parní stroj velmi rychle dobyl nejprve Velkou Británii a poté celý svět.
Charlotte Dundas
Poté, co byl celý svět ohromen vynálezem Jamese Watta, začalo se široce používat parní stroje. Takže v roce 1802 se v Anglii objevila první loď pro pár - loď Charlotte Dundas. Jeho tvůrcem je William Symington. Loď byla používána jako tažné čluny podél kanálu. Roli hybatele na lodi plnilo lopatkové kolo namontované na zádi. Loď napoprvé úspěšně prošla testy: odtáhla dvě obrovské čluny 18 mil za šest hodin. Protivítr mu přitom značně překážel. Ale udělal to.
A přesto to bylo pozastaveno, protože se obávali, že kvůli silným vlnám, které se vytvořily pod lopatkovým kolem, budou vyplaveny břehy kanálu. Mimochodem, dálCharlotte testoval muž, kterého dnes celý svět považuje za tvůrce prvního parníku.
První parník na světě
Anglický stavitel lodí Robert Fulton od mládí snil o parní lodi. A nyní se mu jeho sen splnil. Ostatně vynález parních strojů byl novým impulsem ve stavbě lodí. Spolu s vyslancem z Ameriky R. Livingstonem, který převzal materiální stránku problému, se Fulton ujal projektu lodi s parním strojem. Byl to složitý vynález založený na myšlence stěhováka vesla. Po stranách lodi nataženy v řadě pláty napodobující spoustu vesel. Přitom si desky tu a tam navzájem překážely a lámaly se. Dnes můžeme snadno říci, že stejného efektu by bylo možné dosáhnout pouze se třemi nebo čtyřmi dlaždicemi. Ale z hlediska tehdejší vědy a techniky to bylo nereálné. Proto to měli stavitelé lodí mnohem těžší.
V roce 1803 byl Fultonův vynález představen světu. Parník se pomalu a rovnoměrně pohyboval podél Seiny a zasáhl mysl a představivost mnoha vědců a postav v Paříži. Napoleonská vláda však projekt odmítla a nespokojení stavitelé lodí byli nuceni hledat své štěstí v Americe.
A v srpnu 1807 se po Hudsonově zálivu plavil první parník na světě zvaný Claremont, ve kterém byl zapojen nejvýkonnější parní stroj (na fotografii). Mnozí pak jednoduše nevěřili v úspěch.
Clermont vyrazil na svou první plavbu bez nákladu a bez cestujících. Nikdo nechtěl jítcestovat na palubě lodi chrlící oheň. Už na zpáteční cestě se ale objevil první pasažér – místní farmář, který za letenku zaplatil šest dolarů. Stal se prvním cestujícím v historii lodní společnosti. Fulton byl tak dojat, že dal odvážlivci doživotní volnou jízdu na všech svých vynálezech.
