Як з’явився пароплав
ЯК З'ЯВИВСЯ ПАРОПЛАВ
Ніхто з присутніх не міг пояснити, навіщо на палубі встановлена висока цегляна труба, з якої густо валив дим. Якщо це труба судновий кухні - камбуза, - то чому вона така величезна?
На судні була ще одна особливість: з кожного борту вище палуби піднімалися незграбні, як у водяного млина, колеса. Колеса крутилися, і судно рухалося. Та ще й як рухалося: досить швидко і за течією і проти течії річки, хоча і не мало вітрил.
Пароплав «Єлизавета» попрямував в морську затоку.
Люди були вражені: «Що за диво дивне? Судно рухається без вітрил і в будь-якому напрямку. Ось навіть в морську затоку попрямувало. А чому так рухається, - невідомо ».
Присутні були свідками історичного події-виходу в плавання першого вУкаіни пароплава «Єлизавета».
Петербурзькі газети на всі лади захоплювалися дивовижним судном. А журнал «Син батьківщини» помістив повне його опис, з якого ми дізнаємося, що «Єлизавета» «. без течії і вітру йде на годину по 10 верст », а для приведення в рух машини (потужністю в 4 кінських сили)«. було витратити березових однополенних дров одна сажень, та ще багато кам'яних вугіль ».
До речі, все було пристосоване і до того, щоб на високій димовій трубі, в разі чого, можна було підняти вітрило.
Так що особливо-то машині не довіряли,
Взагалі до пару ще не звикли, хоча люди вже два тисячоліття намагалися використовувати його силу для руху механізмів. Першим спробував це зробити - ще в II столітті до нашої ери-Герон Олександрійський. Історія розповідає, що Герон спорудив механізм «золіпіл», що обертається реактивної силою струменів пари. Пізніше пробували будувати парові механізми і інші винахідники, але їм, як і Ге-рону, вдавалося створити лише забавні іграшки. Треба було чимало попрацювати над цими іграшковими «двигунами», щоб пустити їх у справу. А слабка техніка тих часів не давала такої можливості, тому й залишалися вони марними. Тільки на початку XVIII століття з'явилися перші парові машини. Ці «огнедействующіе» машини самі по собі не приводили в дію заводські установки, а тільки відливали воду з рудників, шахт, доків або подавали її до місця обробки руд. Фактично це були не парові двигуни, а водопідіймальні насоси. Основною рушійною силою в ту пору були водяні колеса. Обертаючись від тяжкості падаючої води, колеса приводили в дію верстати, міхи для штучного дуття повітря в плавильні печі, ковальські молоти і інші механізми; причому все залежало від води. Є вода, - заводські установки працюють. Немає води, - вони не діють, і треба повертатися до старого способу - обертати колеса кіньми.
Ось які машини були в той час, коли Іван Ползунов починав свою трудову діяльність на заводі в Запоріжжі (нині Свердловськ).
Він зумів на дев'ятнадцять років раніше, ніж англієць Джеймс Уатт, вибудувати першу в світі діючу заводську парову машину, яка «. з волі нашої, що буде потрібно було виконувати може ».
Це була парова машина з двома циліндрами. Пар подавався в циліндри по трубах від котла, зробленого з мідних листів. На циліндрах було спеціальний пристрій, який направляв пар то в один, то в інший циліндр, по черзі. І поршні в циліндрах рухалися по черзі; а поршні в свою чергу змушували діяти коромисло, поєднане з хутром для дуття повітря в плавильні печі.
Повзунів намагався, щоб всі частини його машини працювали безперервно, автоматично, щоб ці частини, як він говорив, «самі себе в русі тримали».
У 1763 році Ползунов закінчив розробку проекту
своєї машини і подав його начальнику гірського управління - генералу Порошину. Генерал розхвалив проект і відразу відправив його до Харкова на затвердження. Радості Ползунова не було кінця. Але ця радість була передчасною. Попереду його чекали великі неприємності. Проект потрапив до президента гірської колегії - Шлаттера. Згнітивши серце він написав на проекті: «Сей вигадка за новий винахід почесть повинна». Але тут же додав кілька фраз, з яких можна було зрозуміти, що Ползунов, мовляв, вкрав чужий винахід. А в самому проекті Шлаттер зробив такі зміни, які тільки погіршували якість машини.
Про чудовому проекті Ползунова доповіли імператриці Катерині Другій. І ось царським указом Ползунову було присвоєно звання «механікуса» і обіцяно чотириста рублів премії, а генералу Порошину було наказано негайно почати будівництво.
Як тільки почалася споруда машини, на Ползунова посипалися несподіванки. У Ползунова був свій, до кінця продуманий, план споруди. Спочатку він хотів зробити дослідну модель машини, а після усунення всіх недоліків в моделі - приступити до будівництва самої машини А за цей час, яке пішло б на виготовлення моделі та її випробування, Ползунов мріяв підготувати з робочих досвідчених будівельників. Але підступи заздрісників-іноземців повернули вся справа по-іншому.
Ползунова сказали: «Ніяких моделей і дослідів! Треба будувати справжню машину! »І для роботи виділили йому« хто знає, але тільки одну схильність до того мають »двох майстрових і ще кілька простих селян. А машина вимагала довгої та кропіткої роботи багатьох умілих людей. Це була махина заввишки в 11 метрів. Одні циліндри мали в висоту близько 3 метрів. Окремі частини машини важили до 3 тонн.
Чим далі, тим більше перешкод виростало перед Ползуновим. Але він з рідкісним мужністю і стійкістю долав їх. Він зробив інструменти для виготовлення та складання частин машини. Він створив нові верстати для токарних робіт. Справа дійшла до того, що на будівництво машини Повзунів витрачав більшу частину свого мізерного платні. А обіцяна премія з Харкова не приходила. Часом на Ползунова знаходило страшне відчай. І тільки дружня підтримка простих робітників додавала йому сил.
Вони потайки від начальства допомагали Ползунову виготовляти частини машини. Вони дбали про його здоров'я.
До кінця 1765 роки машина була готова. Але починати її випробування було не можна, поки не закінчили саме повітродувне пристрій. А поки його закінчували, Ползунов захворів швидкоплинної сухоти і помер в травні 1766 року.
Так і не довелося великому винахіднику побачити своє дітище в дії. Машина запрацювала через три місяці після смерті Ползунова.
Але іноземним ділкам потрібно було, щоб російський винахід перестало жити. Машину після першої ж незначною поломки закинули, і більше вона не працювала.
Дванадцять років простояла машина в бездіяльності. Потім вийшов наказ управителів заводів: «. огнедействующей махину. розібрати; що знаходиться при оной фабрику розламати і ліс ужити на що придатний буде ». Так закінчила своє існування перша в світі парова машина.
Ползунова було забуто надовго. Першість у винаході такої машини приписали англійцю Уатту.
Як би там не було, але завдяки паровій машині суду отримали надійний засіб для швидкого руху - механічний двигун - і стали називатися пароплавами.
Чимало минуло часу, перш ніж парова машина знайшла собі місце на судні. У неї знайшлося багато супротивників. Які безглузді аргументи приводили вони проти установки парової машини на судах! Вони, наприклад, стверджували, що парова машина буде часто виходити з ладу, що для неї буде потрібно непомірний витрата палива і можуть бути пожежі. Але життя спростувала всі ці побоювання, і XIX століття на море став «золотим віком» пароплавів.
Звичайно, і до появи «Єлизавети» було багато спроб побудувати пароплав. Ще в 1543 році один хитромудрий іспанська моряк Бласко де Гарай запропонував імператору Карлу V побудувати судно, яке могло б ходити проти вітру без всяких вітрил і весел. Імператор не повірив, але заради цікавості наказав таке судно побудувати. Через деякий час моряк оголосив, що 200-тонний «Тринідад» готовий, і сам імператор вирішив подивитися, що з цієї затії вийшло. Щоб уникнути підозри в зносинах з дьяволом- а інквізитори жартувати не любили, - Гарай наповнив котел «святою водою» з найближчого монастиря. Незабаром з котла, поміщеного десь посередині судна, повалив через трубу дим, заробили таємничі механізми, прийшли в рух гребні колеса. і «Тринідад» пішов. Всі були вражені. Винахідника щедро нагородили, але секрету свого він все-таки не відкрив і зник. А вже набагато пізніше дослідники довели, що колеса обертав не пара, а заховані в трюмі люди.
У 1675 році один безпідставний винахідник, Міллер, поставив на палубі судна вітряк. За задумом Міллера, вона повинна була нескінченним тросом приводити в рух гребні колеса судна. Однак з цієї затії нічого не вийшло.
Розповідають про одного багатому дивака, який влаштував на своїй яхті величезний ковальський міх. Це хутро повинен був дути в вітрила під час затишшя на море і рухати судно вперед. Звичайно, воно не зрушила з місця!
Більш вдале судно з механічним двигуном створив 1736 року винахідник Гулльс. За кормою цього судна
зміцнювалося колесо, яке наводилося в рух системою нескінченних ременів, перекинутих через шківи. А шківи оберталися паровим механізмом. Але і цього судна не довелося стати першим пароплавом: механізм часто виходив з ладу і його врешті-решт пристосували для добування заліза в найближчому руднику.
Багато винахідників намагалися встановити парову машину на судно. Найвдаліший пароплав, правда для плавання по річці, створив американець Роберт Фультон. Життя Фультона була вельми цікава. Важко відповісти на питання, яка професія була у Фультона. Він працював механіком і живописцем, годинникарем і будівельником доріг, гідротехніком і ювеліром. Але з дитинства він найбільше захоплювався механікою. Всі дні він займався тим, що майстрував із залізних уламків і шматочків дроту хитромудрі конструкції. А коли це все-таки набридало, приймався за інше улюблене заняття-малювання. Любов до живопису на час бере верх. І Фультон шістнадцятирічним юнаком переселяється з Америки в Англію. У Лондоні він наполегливо вдосконалюється в живопису. Його вчитель задоволений: перед талановитим учнем відкривається блискучий шлях до слави художника. Але сам Фультон не відчуває в своїх картинах ознак справжнього таланту. Він розуміє, що йому не судилося стати видатним художником, і круто змінює професію. Фультон надходить простим робітником на механічний завод. Тут, в майстерні, серед гудіння верстатів і скреготу слюсарних пив, Фультон, нарешті, знаходить своє покликання. Це покликання - винахідництво.
Три роки працює Фультон на заводах Англії, уважно вивчає їх обладнання, удосконалює різні верстати і вносить цінні пропозиції. Одночасно з цим він винаходить машину для пилки і полірування мармуру, верстат для виготовлення канатів, верстат для пряжі льону і пеньки, розробляє нову систему шлюзів і каналів і винаходить підводний човен. А в 1803 році він будує в Парижі перший в світі річковий пароплав. Машину для його пароплава виготовили в Англії. Але, як тільки її поставили на судно, дерев'яне днище не витримало великої тяжкості і продаючи. Фультон перестав займатися цим пароплавом і повернувся на батьківщину.
Перший пароплав «Клермонт».
Тут, на річці Гудзон, він побудував в 1807 році більш вдалий, перший справжній пароплав «Клермонт». Цей пароплав, довжиною близько 40 метрів, кілька років плавав між Нью-Йорком і містом Олбані, перевозячи вантажі і пасажирів. Після «Клермонта» і «Єлизавети» річкові і морські пароплави стали будувати у всіх країнах.
Звичайно, перші машини, що встановлюються на пароплавах, були недосконалі і малопотужні.
Найпотужнішою судновий машиною був тоді паровий двигун в 20 кінських сил. Потужність парової поршневої машини у сучасних пароплавів досягає 5 000 кінських сил.
Що це за кінські сили і чому ними вимірюють потужність машини? Звичайно, ніяких коней в машині немає. Поршні її рухає пар. У чому ж справа?
Справа в тому, що потужність вимірюється величиною роботи, яка проводиться в одну секунду. А за одиницю роботи приймають таку роботу, яку виконують при переміщенні одного кілограма на один метр. Її так і називають кілограмометрах.
Таким чином, потужність машини можна вимірювати кілограмометрах роботи, що виконується в секунду. Але зазвичай потужність машини вимірюють кінськими силами.
Як ми вже знаємо, перші парові машини були пристосовані для підйому води. А раніше така робота виконувалася кіньми. При замовленні парових машин було потрібно вказати, який працездатністю або потужністю вони повинні володіти. Але люди звикли до коней, тому при замовленні парової машини вказували, роботу скількох коней вона повинна замінити. Потім підрахували, що міцна коня в середньому виробляє в секунду роботу, відповідну підйому 75 кілограмів на один метр. Така працездатність коні і була прийнята за одиницю при вимірі потужності машин. І цю одиницю назвали кінської силою.
Якщо говорять, - машина розвиває потужність 20 кінських сил, - значить, вона може виробляти роботу в 1500 кілограмометрах в секунду.
Зараз потужна поршнева машина пароплава виконує роботу п'яти тисяч коней. Уявіть тепер, що історія техніки застигла на той час, коли воріт судна, з'єднаний з колесами, дійсно обертався кіньми. Важко собі уявити судно, на якому працюють відразу 5 тисяч коней. А скільки ще сіна і вівса потрібно
для них? Вийде не судно, а незвичайної величини стайня. Де вже тут брати пасажирів і вантажі, коли і коней дівати нікуди!
У міру розвитку машинобудування вдавалося будувати машини все більшої і більшої потужності, без значного збільшення їх розміру.
Сучасна суднова парова машина великої потужності разом з котлами і запасом палива займає не більше чверті довжини пароплава, а то і менше. У неї три, а іноді і чотири циліндри.
Навіщо ж парову машину потрібно стільки циліндрів?
Адже машини перших пароплавів мали всього один циліндр.
Виявляється, в одноциліндровою машині не можна повністю використовувати всю енергію пара. Пар залишав цю машину з такою енергією, якої вистачило б ще на більшу роботу. А для хорошої роботи машини треба, щоб тиск пара, що минає з циліндра, було якомога менше. Але для такого пара потрібен великий обсяг циліндра: адже пар сильно розширюється. Значить, цей циліндр повинен бути величезних розмірів. Ось чому перші суднові машини були мало продуктивні, громіздкі і важкі.
У машини три, а то і чотири циліндри.
Вони вимагали для своєї роботи багато пара, а значить, і великої витрати палива. Пароплави того часу нагадували скоріше вугільні склади, ніж вантажні судна. Запас вугілля на них часто перевищував кількість вантажів, що перевозяться в трюмах. З такими машинами судноплавство не могло розвиватися. Тоді вирішили застосувати багатоциліндрові машини, в яких пар розширювався б по черзі в циліндрах все більшого діаметра, так як кожен циліндр мав великі розміри, ніж попередній. Після кожного переходу з одного циліндра в інший пар міг розширюватися, віддаючи частину своєї енергії на рух поршня. Так пар поступово
втрачав свою пружність, здійснюючи в кожному циліндрі корисну роботу. Такі економічні машини стали називати машинами з подвійним або потрійним розширення, в залежності від того, в скількох циліндрах працює пар.
В машинах потрійного розширення найменший циліндр, куди спочатку надходить пар, називають циліндром високого тиску; потім пар переходить в циліндр середнього тиску і, нарешті, в найбільший - циліндр низького тиску.
Але, крім удосконалення самої машини, чимало довелося попрацювати і над пристроєм котлів, що дають пар.