Кто на самом деле автор мировой промышленной революции? — Елена Ковачич

Елена Ковачич,
5 января 2017, 01:27 — REGNUM Фамилия этого изобретателя известна каждому, как электрические лампы. Их мощность указана в ваттах. Эта единица измерения носит имя шотландца Джеймса Уатта. Не всем ведомо, однако, что именно он изобрел первую универсальную паровую машину, благодаря которой свершилась промышленная революция.

Джеймс Экфорд Лаудер. Джеймс Уатт и паровой двигатель. 1855

Произошло это не на пустом месте. Задолго до Уатта, еще в Древней Греции энергию пара использовал Герон Александрийский — изобретатель «шара Эола»: его заполняли водой, нагревали, а выходящий из специальных форсунок пар заставлял шар вертеться. Это была лишь игрушка, но позже появились и механизмы на том же принципе. В 1615 году во Франции Соломоном де Ко было создано устройство, поднимающее воду с помощью пара. А через несколько лет итальянец Джованни Бранка тем же способом заставил вращаться колесо. Наконец, англичанин Томас Ньюкомен спустя век изобрел машину с цилиндром — достаточно совершенный паровой насос, хотя управление им велось вручную. Вот эту машину и суждено было усовершенствовать шотландскому инженеру Джеймсу Уатту.

Гравюра Генри Битона, датированной 1717 годом. Вероятно, изображён второй двигатель Ньюкомена

К тому моменту Уатт обустроил в Глазго свою мастерскую инструментов — профессию он получил в юности, зарабатывая на жизнь изготовлением линеек, циркулей и геодолитов. Мастеру поступил заказ от местного университета — отремонтировать макет машины Ньюкомена. Во время работы Уатт усовершенствовал конструкцию, поняв, что не надо охлаждать цилиндр, создавая вакуум, а гораздо эффективнее использовать силу давления пара. На свое изобретение он и получил патент в 1769 году.

Оно и стало основой его знаменитой паровой машины, окончательный вид которой сложился лишь спустя 15 лет. В ней появился удобный кривошипно-шатунный механизм, делавший машину универсальной. Вскоре она появилась на заводах, а позже двигатели Уатта поставили на первые паровозы и пароходы.

Паровая машина Джеймса Уатта

Что последовало затем, общеизвестно — паровые машины совершили промышленную революцию в Англии. Значимость изобретения Уатта состояла в том, что в двигателе поршень перемещался под действием пара, благодаря чему можно было многократно увеличивать мощность, создавая большее давление. Единицу мощности позже, в 1882 году, по инициативе Британской ассоциации инженеров, назвали ваттом, в честь изобретателя. Сам он свое детище окрестил причудливо: «планетное движение», как значится в патенте.

Машина огненная и паровая машина. Иван Ползунов и Джеймс Уатт

Был ли Уатт первооткрывателем? Это вопрос, поскольку до него, еще с 1763 по 1766 гг. действующую паровую машину создал в России Иван Ползунов. Его двигатели демонстрировали хорошие показатели, и в 1764 году было начато строительство большой паровой машины для металлургического завода. Пуск состоялся уже после смерти Ползунова, в 1766 году. Увы, машина проработала лишь 42 дня. После поломки перестала использоваться и была демонтирована. В то время, как изобретение Уатта завоевало промышленность, да что там промышленность — планету, став, действительно, самым настоящим «планетным движением», как назвал свой механизм ее создатель.

Паровая повозка Николя-Жозеф Кюньо. Образец. 1769 год

Есть другие примеры, когда первенство в изобретении не гарантирует его автору мировой приоритет, поскольку важно не только открыть, но и суметь официально зафиксировать и широко распространить. Кто считается изобретателем радио? Россиянин Попов или итальянец Маркони? Тот, кто первым показал передачу сигнала на расстоянии, но не запатентовал его вовремя, или тот, кто воспользовался идеей, получил патент и сумел разрекламировать свое ноу-хау и внедрить в обиход? Вопросы, на которые трудно дать однозначный ответ.

Семь фактов о создателе универсальной паровой машины Джеймсе Уатте

«РГ» собрала интересные факты о знаменитом изобретателе.

1.История паровых машин берет свое начало задолго до изобретения Уатта. На самом деле, он усовершенствовал разработку англичанина Томаса Ньюкомена. Созданную им в 1712 году паровую машину в течение полувека использовали для откачки воды в шахтах, на судоремонтных предприятиях. Однако эта конструкция была очень громоздкой, требовала постоянного пополнения запасов угля, для чего порой задействовали до 50 лошадей. Управление машиной осуществлялось вручную — для этого нанимали специального человека, который с определенной периодичностью открывал и закрывал клапаны.

В 1763 году Джеймсу Уатту, который тогда был механиком университета Глазго, поручили починить действующий макет паровой машины Ньюкомена. В процессе изобретатель понял, что цилиндр конструкции нужно держать постоянно нагретым — это сильно сократило бы расход топлива. Рассказывают, что, Уатта осенило, когда он прогуливался вдоль прачечных и увидел облака пара, которые стремились вырваться из-под крышек котлов с бельем. Изобретатель сделал так, что цилиндр постоянно оставался горячим: для этого пар, до конденсации, отводился в отдельный резервуар через трубопровод с клапаном. Благодаря применению теплоизоляционного материала, конденсор оставался холодным. Таким образом, пароатмосферная машина превратилась в паровую.

2.Патент на свое изобретение — «создание парового двигателя, в котором температура двигателя всегда будет равна температуре пара, несмотря на то, что пар будет охлаждаться до температуры ниже ста градусов» — Уатт получил в 1769 году. Но паровую машину новой конструкции он создал только спустя семь лет: у изобретателя было плохо с деньгами, и он не имел возможности воплотить в жизнь свою идею.

В 1772 году он познакомился с богатым промышленником Мэтью Болтоном, который помог ему избавиться от долгов и финансово поддержал в работе. Спустя год Уатт испытал свою паровую машину, которая выполняла функцию насоса, однако требовала намного меньше угля. Болтон и Уатт открыли компанию по производству паровых машин, выпуск которых начался в 1774 году. Для того, чтобы построить новый прокатный цех, промышленник попросил изобретателя создать специальную паровую машину — для привода прокатных станков.

3.В 1781 году Уатт запатентовал изобретение, которое сделало его знаменитым — паровую машину «для осуществления движения вокруг оси с целью приведения в действие других машин». По сути, она могла использоваться не только в качестве насоса, как изобретение Ньюкомена, а для любой работы.

Паровая машина двойного действия Уатта работала следующим образом. В крышке цилиндра имелся сальник, который обеспечивал свободное движение поршня. Пар поступал в цилиндр попеременно то с одной стороны поршня, то с другой. Поэтому и рабочий, и обратный ход совершались при помощи помощью пара. Возвратно-поступательное движение поршня преобразовывалось во вращение маховика при помощи планетарного механизма (системы, состоящей из нескольких зубчатых колес, вращающихся вокруг центральной — солнечной — шестерни).

В 1784 году Уатт модернизировал свою машину, которую назвали «универсальной». Она появилась на фабриках и заводах, с ее помощью приводили в движение прядильные и ткацкие станки и другие механизмы. А в начале XIX века двигатели системы Уатта установили на первые паровоз и пароход. Жизнь человека изменилась в корне.

4.Уатту и Болтону пришлось бороться с многочисленными некачественными подделками паровой машины. В то время каждый, кто имел хоть какое-то представление о подобной конструкции, пытался сделать ее самостоятельно, чтобы заработать на волне популярности. Зачастую подделки были опасны в эксплуатации: это портило имидж производителей. Они выиграли тысячи судебных разбирательств.

5.Российская академия наук предложила Уатту, при условии переезда, занятие, «сообразное с его вкусом и познаниями» и приличным ежегодным жалованьем в 1000 фунтов стерлингов. Узнав об этом, поэт Эразм Дарвин умолял изобретателя не ездить: «Я надеюсь, что Ваша огненная машина оставит Вас здесь». В Россию Уатт так и не поехал.

6.Изначально, для того, чтобы продвинуть на рынке свою паровую машину, Уатту понадобилось наглядно представить ее преимущества. Изобретатель рассчитал, какой груз, в среднем, в минуту поднимает обычная лошадь, приводя в действие водяной насос. Эту единицу мощности он обозначил как «лошадиную силу». Таким образом, Уатт наглядно показал, во сколько раз паровая машина эффективнее лошади.

7.В 1882 году Британская ассоциация инженеров решила, впервые в истории техники, присвоить имя собственное единице измерения и, таким образом, увековечить Джеймса Уатта. С тех пор мощность в Международной системе единиц измеряется в ваттах.

№1616: Иван Ползунов

Российские паровозы – железнодорожные чудеса света

Дом

Развитие паровозов в России

Одной из самых поразительных особенностей российских паровозов является их необычная высота. Они составляют 17 футов от рельса до вершины дымохода. Самые большие британские двигатели имеют высоту 13 футов 6 дюймов. На этой фотографии изображен стандартный экспресс-локомотив 2- 6- 2, построенный для российской колеи 5 футов.

РОССИЙСКОЕ паровозостроение началось в 1833 году и внезапно закончилось в 1956 году, и сегодня нужно проехать далеко по этой стране, чтобы увидеть уцелевший пар в любом количестве. А между тем еще в 1958 г. более 70% всех железнодорожных перевозок в России обслуживались паровозами, из которых 36 000 все еще работали.

Не всегда осознается, что российская железнодорожная система является крупнейшей в мире под управлением одной администрации. Расстояния огромны, более шести тысяч миль от польской границы до Владивостока на Тихом океане. Примерно в 1300 милях к северу от Москвы рельсы ведут в ледяную тундру за Полярным кругом, а на такое же количество миль к югу они достигают полутора тысяч километров.0093 тропические условия на границе с Персией.

Можно себе представить, что паровые машины, приводившие в действие эту обширную систему, должны были быть чрезвычайно большими и мощными, принимая во внимание, что рудиментарная система магистральных дорог и замерзшие водные пути зимой обеспечивали 80 процентов всего транспортного сообщения страны. рельс. Однако это не так, поскольку хроническая нехватка средств в царские времена и чрезмерное отвлечение ресурсов на тяжелую промышленность и оборону с тех пор упорно снижали прочность гусениц и размер локомотивов до меньших пропорций, чем это имело место в других странах. железнодорожный гигант, Соединенные Штаты Америки. Более того, при такой значительной части промышленности, зависящей от железных дорог, при больших расстояниях и суровом климате надежность абсолютно необходима, и это, в сочетании с относительно скудной технической подготовкой массы людей, привело к крайнему консерватизму в отношении движущей силы. конструкции, так что во все периоды русский паровоз стремился быть простым, надежным и в значительной степени производным от практики в других местах.

Было три перекрывающихся фазы развития, первая до восемнадцатого – семидесятых годов, когда иностранные фирмы – британские, французские, бельгийские, немецкие и американские – построили самые ранние линии и обеспечили большую часть существовавшей движущей силы. в пышном разнообразии. На втором этапе, который длился до 1928 года, русские проектирование и строительство стали общими, и с национализацией ранее частных линий были введены стандартные конструкции двигателей, которые можно было производить в больших количествах для универсального использования. Действительно, ограниченность в разнообразии и огромное количество в каждом классе двигателей стали с того времени отличительной чертой российской практики. На последнем этапе, начавшемся с первой сталинской пятилетки, были введены более высокие нагрузки на ось и более крупные локомотивы. С этого момента дизайн строго следовал американской практике, что интересно, учитывая идеологические различия между двумя странами.

Из стран, поставлявших двигатели на начальном этапе, Великобритания была первой, чьи двигатели были введены в коммерческое использование, начиная с Боярышника 2- 2- 0 для пионерской линии Санкт-Петербург — Царское Село 1837 г. После этого в течение следующих сорока лет различные фирмы поставляли 2- 4-0, 4- 4-0, 0-6-0 и 0-4-2 двигатели скромных размеров и очень Британский дизайн. Все они должны были пережить ужасную русскую зиму, и если сначала они были снабжены обычным оборудованием, используемым дома, то только постепенно, через долгую юдоль слез, были введены модификации, отвечающие требованиям климата, такие как в виде закрытых кабин, незамерзающих форсунок и тормозной аппаратуры, а также средств для поддержания масла в жидком состоянии — 9Масло 0093, оставленное себе, застыло до консистенции мыла! Уэзерберн в своей статье для «Железнодорожного журнала» в 1913 году дал графическое описание своего опыта на рубеже веков в качестве инженера, ответственного за запуск двигателей Китсона, часто в середине зимы в самых примитивных условиях. В ходе работы он имел не одну волнующую встречу с волками и в полной мере испытал на себе тяжелые условия, царившие в сельской местности за пределами больших городов.

Класс O 0- 8- 0, построенный между 1891 и 1923.

0, построенные в течение 1891 и 1923.

в этом. Российская промышленность производила локомотивы очень похожих форм и размеров, а интересным побочным эффектом первых дней стал визит в 1870 году графа Бобринского, фаворита правящего царя, к герцогу Девонширскому в Чатсуорт. Вместе они посетили Портмадок и увидели двойника Фэрли.0093 Тележка Маленькое чудо за работой на Фестиниогской железной дороге. Встреча привела к интродукции этого типа в Россию, и, помимо последующего импорта, некоторые из них были построены на месте, остатки которых работали на Кавказе еще в 1936 году.

В этот период также была установлена ​​внешняя особенность, Больше всего на свете неизгладимо отпечатывался подлинно русский паровоз, а именно набор перил снаружи ходовых платформ. Введенные Высочайшим указом в 1870 году, они предназначались для защиты машинистов от падения со скользких поверхностей при обледенении, что вряд ли характерно для царских времен. Релинги оставались на двигателях, к которым они были приспособлены, до конца пара, но их применение было прекращено после 1928 на более крупных американских локомотивах типа сталинской эпохи, а также на некоторых более поздних версиях чисто российских типов.

Прерывание импорта во время русско- турецкой войны 1878 года подчеркнуло недостатки зависимости от иностранных поставщиков; с этого времени была начата политика постепенного поглощения государством частных железных дорог, сопровождавшаяся значительным увеличением отечественных локомотивостроительных мощностей. В то же время, чтобы облегчить проблемы производства и ремонта, было сделано значительное сокращение огромного разнообразия конструкций, которым было позволено развиваться, и

отныне предполагалось, что новое строительство будет ограничено очень небольшим количеством типов, которые можно было производить в больших количествах для универсального использования.

В столь отсталой в промышленном отношении стране, какой была тогда Россия, такая радикальная политика не могла быть проведена сразу, и в последующие 35 лет, кроме нескольких классов, построенных в действительно больших количествах, появились еще некоторые пробные проекты, которые не удалось размножиться до такой же степени. Со стороны пассажира 4- 4- 0 продолжали строиться до конца века, многие в виде тандемных соединений. За ними последовало несколько конструкций 4- 6- 0, часто с внешним клапанным механизмом Джоя. Первым из действительно крупномасштабных стандартных типов был двухцилиндровый 2- 6- 0 (класс N), около тысячи из которых были построены между 1892 и 1913 годами. Однако стандартизация деталей еще не была достижима, и было не менее тринадцати вариантов суб- с колесами от 5 футов 7 до дюйма и 6 футов 3- в диаметре и нагрузкой на ось от 14½ до 16 тонн.

Класс E 0- 10- 0, построенный между 1912 и 1952.

. 2 (класс S) со сцепленными колесами длиной 6 футов, который был самым распространенным и успешным пассажирским двигателем, когда-либо построенным в России. Первые 900 двигателей были выпущены между 1910 и 1919 годами.18 имел цилиндры 21⅝- дюйма на 27 9/16- дюйма, рабочее давление 185 фунтов на кв. дюйм, площадь решетки 41 кв. фут и нагрузку на ось 15,8 тонны. По своей базовой концепции этот класс должен был продолжаться в производстве в течение 40 лет с прогрессивным развитием конструкции, пока в 1951 году не была построена последняя из почти 4000 машин с цилиндрами 22⅝- дюйма на 27 9/16- дюйма, площадь решетки 50,9 кв. футов и вес оси 20 тонн.

В грузовом отсеке было два варианта исполнения: класс O 0–9.0093 8- 0 , построенные между 1891 и 1923 годами, и класс E 0- 10- 0 между 1912 и 1952 годами, которые стали численно самыми большими классами, когда-либо появлявшимися на железных дорогах мира, достигнув общего количества порядка 9 000 и 13 000 соответственно (в сумме больше, чем весь парк локомотивов Британских железных дорог на момент национализации, когда существовало 448 различных классов). Несмотря на то, что в стандартных типах грузов с годами также произошли изменения в деталях, общий размер и внешний вид остались на удивление одинаковыми. 0- 8- 0 имел цилиндры 19 11/16- дюйма на 25 9/16- дюйма, сцепные колеса диаметром 3 фута 11¼-, давление в котле варьировалось в разных сериях от 156 до 213 фунтов на кв. дюйм, решетку площадь 19,9 кв. футов и нагрузка на ось 13½- 14 тонн. 0- 10- 0 имел цилиндры 25 9/16- дюйма на 27 9/16- дюйма, 4 фута 4- в соединенных колесах, давление в котле от 171 до 191 фунтов на кв. Дюйм, площадь решетки от 48 до 54,7. кв. футов и массой оси от 16,7 до 17,5 тонн. Оба класса за свою долгую жизнь справлялись со всеми видами трафика. С 1945 Класс Е построен почти во всех странах-спутниках, а также в самой России.

Другим большим классом почти идентичных классу Е размеров был чисто американский дизайн 2- 10- 0 заказанный в последние дни царского режима в 1915-1919 гг. (Класс Y). Около 900 двигателей были доставлены из портов

Западного побережья США во Владивосток и стали преобладающим типом грузов на дальневосточных линиях. Как пример русского консерватизма, еще при Советах еще 2100 той же конструкции было доставлено из США в тот же порт по Ленд- Аренда во время второй мировой войны; они присоединились к своим предшественникам 30-летней давности, продолжая снабжать электроэнергией отдаленные рубежи Азиатской России.

Помимо этих обширных классов, в первые годы века были построены более мелкие группы из 2- 8- 0 двигателей, а также около 450 2- 4- 4- 0 и 0- 6- 6- 0 Колотушки, построенные между 1903 и 1916 годами для работы на Транссибирской железной дороге . Разработан и построен в России 0- 6- 6- 0 были очень неуклюжими машинами, закончившими свою жизнь в Средней Азии.

Класс IS 2- 8- 4 пассажирских двигателя, американский тип, впервые построенный в 1932 году, со многими особенностями «J». Сталин» несли на дверце коптильни.

Война 1914- 18 годов и последовавшая за ней революция привели к сильному выпадению старших классов и серьезной нехватке доступной власти. Отечественные паровозостроительные заводы были инертны из-за нехватки материалов, и в отчаянии Советы заказали в 1920 700 класса Е- 0- 10- 0 от консорциума немецких строителей и еще 500 от шведской фирмы. Строительство домов было возобновлено в середине 20-х годов, и как класс E, так и класс S 2- 6- 2 продолжали размножаться. Несколько позже появился еще один образец, СО- класс 2- 10- 0, который стал последним из того, что можно было бы назвать чисто российскими изделиями. За исключением ведущего грузовика, конструкция, включая цилиндры, колеса и днище, была идентична более поздним сериям 0-9.0093 10- 0s, но котел был больше с площадью колосника 64,5 кв. футов. Нагрузка на ось составляла 17½ тонн. Было построено около 5000 двигателей класса SO-, некоторые из них — в новых мастерских, созданных в Сибири во время немецкого вторжения.

Не считая продолжения строительства чисто российских классов, описанных выше, и не считая некоторых интересных экспериментальных типов, приобретенных только по одному и по два, в период 1928 до 1956 года, два из них между войнами и еще три после 1945 года. Тем не менее, верные политике больших количеств, российские мастерские произвели более 9000 единиц этих пяти классов до конца выпуска пара.

В годы первой пятилетки, начавшейся в 1928 году, было принято решение модернизировать железнодорожные мощности, а важные магистральные пути были перестроены с учетом осевой нагрузки 20- тонн. Большое влияние на дизайн и характеристики небольшого количества 2- 10- 2 и 2- 10- 4 двигателя, которые были закуплены в США, когда ресурсы стали доступны после революции, советская администрация в 1931 году выпустила грузовой двигатель класса FD 2- 10- 2 и в 1932 году соответствующий класс IS 2- 8- 4 пассажирский двигатель. Оба класса имели одинаковый котел с давлением 213 фунтов на квадратный метр и площадью решетки 75¾ квадратных футов. Цилиндры были 26 ⅝ — дюйма на 30 3/16 — дюйма, а только двигатели весили 135 и 134 тонны соответственно. Строительство этих классов прекратилось, когда Россия была втянута в 1939- 45 война, к тому времени было построено 3200 двигателей класса FD и 650 двигателей класса IS.

В послевоенной разрухе новое строительство вынуждено было сконцентрироваться на двигателях, которые могли работать где угодно, а в трех последних российских паровых конструкциях1 нагрузка на ось была ограничена тонн. Первым был модернизированный 2- 10- 0, класс L, также называемый типом «Победа». Созданный в 1945 году, он был полностью американским по планировке; детали были: цилиндры 25 9/16- дюйма на 31½- дюйма, диаметр колес 4 фута 11-, давление 199 фунтов на кв. дюйм, площадь решетки 64½ кв. фута и вес двигателя 104 тонны. Он оказался наиболее удачным и универсальным типом, за 12 лет было построено почти 5000 экземпляров.

Вторым по значимости послевоенным типом , представленным в 1950 году, был 4- 8- 4-х пассажирский двигатель класса P36; как и все современное русское строительство, это была прямолинейная двух- цилиндровая конструкция. Несмотря на то, что он соответствовал требуемой нагрузке на ось 18- тонны и весил 135 тонн, он также был по своей сути истинно американским, с роликовыми подшипниками повсюду, колесами Boxpok и механическим кочегаром. Только обтекатель поверху котла и довольно витиеватый вид в носовой части выдавали его русское происхождение. Его основными характеристиками были цилиндры 22⅝- дюйма на 31½- дюйма, колеса 6 футов 0¾- дюйма, давление 213 фунтов на квадратный дюйм и площадь решетки 72,6 кв.0093 Ленинград и Москва- Польские погранпереходы до смены движителя.

В-третьих, был класс LV, удлиненная версия класса L в форме 2- 10- 2, идентичный, за исключением того, что имел большую решетку. Начиная с 1952 года, до указа о прекращении парового строительства в 1956 году было построено всего около 100 таких двигателей. Это утверждение сделано для больших 4- 14- 4 грузовой паровоз, прибывший в Москву в январе 1935 года. Он был предназначен для перевозки поездов с углем в 3000 тонн из Донецких шахт в Москву.

Пробел не позволяет описать увлекательные «разовые », экспериментальные типы, не имевшие последствий. Среди них были легендарные 4- 14- 4 двигателя 1934 года выпуска, которые невозможно было заставить остаться на дороге; Beyer Peacock- постройки Garratt 1932 года, бесследно затерянный в дебрях Сибири; и 2- 8- 8- 4 простой- расширение Маллет класса П38, из которых два прототипа были построены в 1955 году. их вес составлял лишь 60 процентов от веса локомотивов аналогичного расположения колес в Северной Америке.

Потребность в абсолютной надежности означала, что за российским паровозом хорошо ухаживали. Безупречные пассажирские паровозы ярко-зеленого цвета и грузовые суда блестящего черного цвета, они часто украшались эмблемами на дверях дымоходов и кабинах или бортах тендеров, как на старой шотландско-каледонской железной дороге, что указывало на гордость экипажей подножек.

Имея высоту более 17 футов до вершины дымохода, что на четыре фута выше самого большого британского паровоза, а высота центров котлов достигала 11 футов, современный русский паровоз был внушающим благоговейный трепет; типичный довольно тихий звук его выхлопа уравновешивался хриплым звуком огромных свистков, которые они все несли. Два наружных цилиндра были почти универсальными, а многоцилиндровых двигателей в русской истории было немного. Простота была всем.