Շոգեշարժիչների գյուտը շրջադարձային էր մարդկության պատմության մեջ: Ինչ-որ տեղ 17-18-րդ դարերի սկզբին ձեռքի անարդյունավետ աշխատանքը, ջրային անիվներն ու հողմաղացները սկսեցին փոխարինվել բոլորովին նոր ու յուրահատուկ մեխանիզմներով՝ շոգեմեքենաներով։ Նրանց շնորհիվ է, որ հնարավոր դարձան տեխնիկական և արդյունաբերական հեղափոխությունները և մարդկության ողջ առաջընթացը։
Բայց ո՞վ է հորինել գոլորշու շարժիչը: Մարդկությունն ու՞մ է դա պարտական։ Իսկ ե՞րբ էր դա։ Մենք կփորձենք գտնել այս բոլոր հարցերի պատասխանները։
Նույնիսկ մեր դարաշրջանից առաջ
Շոգեմեքենայի ստեղծման պատմությունը սկսվում է մ.թ.ա. առաջին դարերից։ Ալեքսանդրիայի հերոսը նկարագրեց մի մեխանիզմ, որը սկսեց գործել միայն գոլորշու ազդեցության տակ: Սարքը գնդիկ էր, որի վրա ամրացված էին վարդակներ։ Գոլորշին շոշափելիորեն դուրս է եկել վարդակներից, դրանով իսկ առաջացնելով շարժիչի պտտում: Սա առաջին սարքն էր, որը սնուցվում էր զույգով։
Շոգեմեքենայի (ավելի ճիշտ՝ տուրբինի) ստեղծողը Թագի-ալ-Դինոմն է (արաբ փիլիսոփա, ինժեներ և աստղագետ): Նրա գյուտը լայնորեն հայտնի դարձավ մԵգիպտոսը 16-րդ դարում. Մեխանիզմը դասավորվել է հետևյալ կերպ՝ շեղբերով գոլորշու հոսքերն ուղղվում էին անմիջապես դեպի մեխանիզմը, իսկ երբ ծուխն ընկնում էր, շեղբերները պտտվում էին։ Նման մի բան առաջարկել է 1629 թվականին իտալացի ինժեներ Ջովանի Բրանկան։ Այս բոլոր գյուտերի հիմնական թերությունը չափազանց շատ գոլորշու սպառումն էր, որն իր հերթին հսկայական էներգիա էր պահանջում և նպատակահարմար չէր: Զարգացումը կասեցվեց, քանի որ մարդկության այն ժամանակվա գիտատեխնիկական գիտելիքները բավարար չէին։ Բացի այդ, նման գյուտերի կարիք ընդհանրապես չկար։
Զարգացումներ
Մինչև 17-րդ դարը շոգեմեքենայի ստեղծումն անհնար էր։ Բայց հենց որ մարդկության զարգացման մակարդակի նշաձողը բարձրացավ, անմիջապես հայտնվեցին առաջին օրինակներն ու գյուտերը։ Թեեւ այն ժամանակ ոչ ոք նրանց լուրջ չէր վերաբերվում։ Այսպես, օրինակ, 1663 թվականին անգլիացի մի գիտնական մամուլում հրապարակեց իր գյուտի նախագիծը, որը նա տեղադրեց Ռագլան ամրոցում։ Նրա սարքը ծառայում էր աշտարակների պատերին ջուր բարձրացնելու համար։ Սակայն, ինչպես ամեն նոր ու անհայտ, այս նախագիծն էլ ընդունվեց կասկածով, և դրա հետագա զարգացման համար հովանավորներ չկային։
Շոգեմեքենայի ստեղծման պատմությունը սկսվում է գոլորշի-մթնոլորտային շարժիչի գյուտից։ 1681 թվականին ֆրանսիացի գիտնական Դենիս Պապենը հայտնագործեց մի սարք, որը ջուր էր մղում հանքերից: Սկզբում վառոդն օգտագործվում էր որպես շարժիչ ուժ, իսկ հետո այն փոխարինվեց ջրային գոլորշով։ Այսպես է ծնվել շոգեմեքենան։ Դրա կատարելագործման գործում հսկայական ներդրում են ունեցել Անգլիայից ժամանած գիտնականներ Թոմաս Նյուքոմենը և Թոմաս Սեվերենը:Անգնահատելի օգնություն է ցուցաբերել նաև ռուս ինքնուս գյուտարար Իվան Պոլզունովը։
Պապինի անհաջող փորձ
Գոլորշի-մթնոլորտային մեքենան, որը հեռու էր այդ ժամանակ կատարյալ լինելուց, առանձնահատուկ ուշադրություն գրավեց նավաշինության ոլորտում: Դ. Պապինն իր վերջին խնայողությունները ծախսել է մի փոքրիկ անոթ գնելու վրա, որի վրա սկսել է տեղադրել սեփական արտադրության ջրի բարձրացնող գոլորշու-մթնոլորտային մեքենա։ Գործողության մեխանիզմն այն էր, որ ընկնելով բարձրությունից՝ ջուրը սկսեց պտտել անիվները։
Գյուտարարն իր փորձարկումներն անցկացրել է 1707 թվականին Ֆուլդա գետի վրա։ Շատ մարդիկ հավաքվել էին տեսնելու մի հրաշք՝ գետի երկայնքով ընթացող նավը առանց առագաստների և թիակների։ Սակայն փորձարկումների ժամանակ աղետ է տեղի ունեցել՝ շարժիչը պայթել է, մի քանի մարդ մահացել է։ Իշխանությունները բարկացել են դժբախտ գյուտարարի վրա և արգելել նրան ցանկացած աշխատանք ու նախագիծ։ Նավը բռնագրավվեց և ոչնչացվեց, իսկ մի քանի տարի անց մահացավ ինքը՝ Պապինը։
Սխալ
Papen-ի շոգենավն ուներ աշխատանքի հետևյալ սկզբունքը. Մխոցի հատակին անհրաժեշտ էր փոքր քանակությամբ ջուր լցնել։ Բուն բալոնի տակ դրված էր բրազիլ, որը ծառայում էր հեղուկը տաքացնելուն։ Երբ ջուրը սկսեց եռալ, առաջացած գոլորշին, ընդլայնվելով, բարձրացրեց մխոցը: Օդը դուրս է մղվել մխոցի վերևի տարածությունից հատուկ սարքավորված փականի միջոցով: Այն բանից հետո, երբ ջուրը եռաց, և գոլորշին սկսեց թափվել, անհրաժեշտ էր հանել բրազիլը, փակել փականը օդը հեռացնելու համար և բալոնի պատերը զովացնել սառը ջրով։ Նման գործողությունների շնորհիվ գոլորշին, որը գտնվում էր մխոցում, խտացավ, ձևավորվեց մխոցի տակ.հազվադեպություն, և մթնոլորտային ճնշման ուժի պատճառով մխոցը կրկին վերադարձավ իր սկզբնական տեղը: Նրա վայրընթաց շարժման ընթացքում օգտակար աշխատանք է կատարվել։ Սակայն Պապենի շոգեմեքենայի արդյունավետությունը բացասական էր։ Շոգենավի շարժիչը ծայրաստիճան ոչ տնտեսական էր։ Եվ ամենակարևորը, այն չափազանց բարդ և անհարմար էր օգտագործելու համար: Ուստի Պապենի գյուտը հենց սկզբից ապագա չուներ։
Հետևորդներ
Սակայն գոլորշու շարժիչի ստեղծման պատմությունն այսքանով չավարտվեց։ Հաջորդը, արդեն շատ ավելի հաջողակ, քան Պապենը, անգլիացի գիտնական Թոմաս Նյուքոմենն էր։ Նա երկար ժամանակ ուսումնասիրել է իր նախորդների աշխատանքը՝ կենտրոնանալով թույլ կողմերի վրա։ Եվ ստանալով նրանց լավագույնը, նա ստեղծեց իր սեփական ապարատը 1712 թ. Նոր շոգեմեքենան (լուսանկարում ներկայացված է) նախագծվել է հետևյալ կերպ՝ օգտագործվել է բալոն, որը գտնվում էր ուղղահայաց դիրքում, ինչպես նաև մխոց։ Այս Նորեկը վերցրել է Պապինի ստեղծագործություններից. Սակայն մեկ այլ կաթսայում արդեն գոլորշի է գոյացել։ Մխոցի շուրջը ամրացված էր ամբողջ մաշկը, ինչը զգալիորեն մեծացնում էր գոլորշու գլանի ներսում խստությունը: Այս մեքենան նույնպես գոլորշա-մթնոլորտային էր (մթնոլորտային ճնշման միջոցով ջուր է բարձրացել հանքից): Գյուտի հիմնական թերությունները դրա ծավալունությունն ու անարդյունավետությունն էին. մեքենան «կերավ» հսկայական քանակությամբ ածուխ։ Այնուամենայնիվ, դա շատ ավելի օգուտներ բերեց, քան Պապենի գյուտը: Ուստի գրեթե հիսուն տարի այն օգտագործվել է զնդաններում և հանքերում։ Այն օգտագործվում էր ստորերկրյա ջրերը դուրս մղելու, ինչպես նաև նավերը չորացնելու համար։ Թոմաս Նյուքոմենը փորձել է փոխակերպել իր մեքենանորպեսզի այն օգտագործվի երթևեկության համար։ Սակայն նրա բոլոր փորձերը ձախողվեցին։
Հաջորդ գիտնականը, ով հայտարարեց իր մասին, անգլիացի Դ. Հալն էր: 1736 թվականին նա աշխարհին ներկայացրեց իր գյուտը. Նրա զարգացումն ավելի հաջող էր, քան Պապինինը։ Անմիջապես մի քանի նման նավեր բաց թողնվեցին։ Դրանք հիմնականում օգտագործվում էին բեռնատարներ, նավեր և այլ նավեր քաշելու համար։ Այնուամենայնիվ, գոլորշու-մթնոլորտային մեքենայի հուսալիությունը վստահություն չէր ներշնչում, և նավերը հագեցած էին առագաստներով՝ որպես հիմնական շարժիչ։
Եվ չնայած Հալը ավելի բախտավոր էր, քան Պապինը, նրա գյուտերն աստիճանաբար կորցրեցին իրենց արդիականությունը և լքվեցին: Այդուհանդերձ, այն ժամանակվա գոլորշու-մթնոլորտային մեքենաներն ունեին շատ կոնկրետ թերություններ։
Գոլորշի շարժիչի պատմությունը Ռուսաստանում
Հաջորդ բեկումը տեղի ունեցավ Ռուսական կայսրությունում. 1766 թվականին Բառնաուլի մետալուրգիական գործարանում ստեղծվեց առաջին գոլորշու շարժիչը, որն օդ էր մատակարարում հալման վառարաններին՝ օգտագործելով հատուկ փչող փչակներ։ Դրա ստեղծողը Իվան Իվանովիչ Պոլզունովն էր, որին նույնիսկ սպայական կոչում էին շնորհել հայրենիքին մատուցած ծառայությունների համար։ Գյուտարարն իր վերադասներին է ներկայացրել «հրշեջ մեքենայի» գծագրեր և պլաններ, որոնք կարող են սնուցել փչակները:
Սակայն, ճակատագիրը դաժան կատակ խաղաց Պոլզունովի հետ. նրա նախագիծն ընդունվելուց և մեքենան հավաքելուց յոթ տարի անց, նա հիվանդացավ և մահացավ սպառումից. նրա թեստերը սկսելուց ընդամենը մեկ շաբաթ առաջ:շարժիչ. Այնուամենայնիվ, նրա հրահանգները բավական էին շարժիչը գործարկելու համար։
Այսպես, 1766 թվականի օգոստոսի 7-ին գործարկվեց Պոլզունովի գոլորշու շարժիչը և դրվեց բեռի տակ։ Սակայն նույն թվականի նոյեմբերին այն խափանվեց։ Պարզվել է, որ պատճառը կաթսայի չափազանց բարակ պատերն են՝ բեռնման համար չնախատեսված։ Ավելին, գյուտարարն իր հրահանգներում գրել է, որ այս կաթսան կարող է օգտագործվել միայն փորձարկման ժամանակ։ Նոր կաթսայի արտադրությունը հեշտությամբ կվճարեր, քանի որ Պոլզունովի գոլորշու շարժիչի արդյունավետությունը դրական էր։ 1023 ժամ աշխատանքի ընթացքում դրա օգնությամբ ձուլվել է ավելի քան 14 ֆունտ արծաթ։
Բայց չնայած դրան, ոչ ոք չսկսեց վերանորոգել մեխանիզմը։ Պոլզունովի շոգեմեքենան ավելի քան 15 տարի փոշի էր հավաքում պահեստում, մինչդեռ արդյունաբերության աշխարհը տեղում չէր կանգնում և զարգանում էր։ Իսկ հետո այն ամբողջությամբ ապամոնտաժվեց մասերի համար։ Ըստ երևույթին, այդ պահին Ռուսաստանը դեռ չէր հասունացել գոլորշու շարժիչների։
Ժամանակների պահանջները
Մինչդեռ կյանքը կանգ չէր առնում. Իսկ մարդկությունն անընդհատ մտածում էր այնպիսի մեխանիզմ ստեղծելու մասին, որը թույլ կտար կախված չլինել քմահաճ բնությունից, այլ վերահսկել հենց ինքը ճակատագիրը։ Բոլորը ցանկանում էին որքան հնարավոր է շուտ թողնել առագաստը։ Հետեւաբար, գոլորշու մեխանիզմ ստեղծելու հարցը անընդհատ կախված էր օդում։ 1753 թվականին Փարիզում մրցույթ է անցկացվում արհեստավորների, գիտնականների և գյուտարարների միջև։ Գիտությունների ակադեմիան մրցանակ է հայտարարել նրանց, ովքեր կարող են ստեղծել քամու ուժը փոխարինող մեխանիզմ։ Բայց չնայած այն հանգամանքին, որ մրցույթին մասնակցում էին այնպիսի մտքեր, ինչպիսիք են Լ. Էյլերը, Դ. Բերնուլին, Կանտոն դե Լակրուան և այլք, ոչ ոք խելամիտ առաջարկություն չտվեց:
Տարիներն անցան. Եվ արդյունաբերական հեղափոխությունըընդգրկեց ավելի ու ավելի շատ երկրներ: Գերազանցությունն ու առաջնորդությունը մյուս տերությունների մեջ անփոփոխ կերպով բաժին էր ընկնում Անգլիային: Տասնութերորդ դարի վերջում հենց Մեծ Բրիտանիան դարձավ լայնածավալ արդյունաբերության ստեղծողը, որի շնորհիվ նա նվաճեց այս ոլորտում համաշխարհային մենաշնորհի տիտղոսը։ Մեխանիկական շարժիչի հարցը ամեն օր ավելի ու ավելի արդիական էր դառնում։ Եվ ստեղծվեց այդպիսի շարժիչ։
Աշխարհի առաջին գոլորշու շարժիչը
1784-ը շրջադարձային պահ է Անգլիայի և աշխարհի համար արդյունաբերական հեղափոխության մեջ: Իսկ դրա պատասխանատուն անգլիացի մեխանիկ Ջեյմս Ուոթն էր։ Նրա ստեղծած շոգեմեքենան դարի ամենամեծ հայտնագործությունն էր։
Ջեյմս Ուոթը մի քանի տարի ուսումնասիրում է գոլորշու-մթնոլորտային մեքենաների գծագրերը, կառուցվածքը և աշխատանքի սկզբունքները։ Եվ այս ամենի հիման վրա նա եզրակացրեց, որ շարժիչի արդյունավետության համար անհրաժեշտ է հավասարեցնել բալոնի ջրի և մեխանիզմի մեջ մտնող գոլորշու ջերմաստիճանները։ Շոգե-մթնոլորտային մեքենաների հիմնական թերությունը մխոցը ջրով սառեցնելու մշտական կարիքն էր։ Դա թանկ էր և անհարմար:
Նոր գոլորշու շարժիչը նախագծվել է այլ կերպ: Այսպիսով, մխոցը փակված էր հատուկ գոլորշու բաճկոնով: Այսպիսով Ուոթը հասավ իր մշտական տաքացման վիճակին: Գյուտարարը ստեղծել է սառը ջրի մեջ ընկղմված հատուկ անոթ (կոնդենսատոր): Խողովակով դրան մի գլան ամրացրել են։ Երբ գոլորշին սպառվել է մխոցում, այն խողովակով մտել է կոնդենսատոր և այնտեղ նորից վերածվել ջրի։ Իր մեքենայի կատարելագործման վրա աշխատելիս Ուոթկոնդենսատորում ստեղծել է վակուում: Այսպիսով, մխոցից եկող ամբողջ գոլորշին խտացավ դրա մեջ։ Այս նորարարության շնորհիվ գոլորշու ընդլայնման գործընթացը մեծապես ավելացավ, ինչն իր հերթին հնարավորություն տվեց նույն քանակությամբ գոլորշուց շատ ավելի շատ էներգիա կորզել։ Դա ամենաթանկ նվաճումն էր։
Շոգեշարժիչի ստեղծողը փոխել է նաև օդի մատակարարման սկզբունքը։ Այժմ գոլորշին սկզբում ընկավ մխոցի տակ՝ դրանով իսկ բարձրացնելով այն, իսկ հետո հավաքվեց մխոցի վերևում՝ իջեցնելով այն։ Այսպիսով, մեխանիզմում մխոցի երկու հարվածներն էլ դարձան աշխատունակ, ինչը նախկինում նույնիսկ հնարավոր չէր։ Իսկ ածուխի սպառումը մեկ ձիաուժի համար չորս անգամ ավելի քիչ էր, քան, համապատասխանաբար, գոլորշու-մթնոլորտային մեքենաների համար, ինչին փորձում էր հասնել Ջեյմս Ուոթը։ Շոգեմեքենան շատ արագ գրավեց նախ Մեծ Բրիտանիան, իսկ հետո՝ ամբողջ աշխարհը։
Շառլոտ Դանդաս
Այն բանից հետո, երբ ողջ աշխարհը զարմացավ Ջեյմս Ուոթի գյուտով, սկսվեց գոլորշու շարժիչների լայն կիրառումը: Այսպիսով, 1802 թվականին Անգլիայում հայտնվեց զույգի համար նախատեսված առաջին նավը՝ Charlotte Dundas նավը: Դրա ստեղծողը Ուիլյամ Սիմինգթոնն է։ Նավակն օգտագործվել է որպես ջրանցքի երկայնքով քարշակ։ Նավի վրա շարժվողի դերը խաղում էր թիակի անիվը, որը տեղադրված էր ետևի վրա։ Նավն առաջին անգամ հաջողությամբ անցավ փորձարկումները. այն վեց ժամում քարշ տվեց երկու հսկայական նավ՝ 18 մղոն: Միաժամանակ հակառակ քամին մեծապես խանգարեց նրան։ Բայց նա դա արեց:
Եվ այնուամենայնիվ այն կասեցվեց, քանի որ վախենում էին, որ թիավարման անիվի տակ առաջացած ուժեղ ալիքների պատճառով ջրանցքի ափերը կլվանան։ Ի դեպ, վրաՇառլոտան փորձարկվեց մի մարդու կողմից, ում այսօր ողջ աշխարհը համարում է առաջին շոգենավի ստեղծող։
Աշխարհի առաջին շոգենավը
Անգլիացի նավաշինիչ Ռոբերտ Ֆուլթոնն իր պատանեկությունից երազել է գոլորշով աշխատող նավի մասին։ Եվ հիմա նրա երազանքն իրականացավ։ Ի վերջո, գոլորշու շարժիչների գյուտը նոր խթան հանդիսացավ նավաշինության մեջ։ Ամերիկայից ժամանած բանագնաց Ռ. Լիվինգսթոնի հետ, ով ստանձնեց հարցի նյութական կողմը, Ֆուլթոնը ձեռնարկեց շոգեշարժիչով նավի նախագիծը։ Դա բարդ գյուտ էր, որը հիմնված էր թիավարման գաղափարի վրա: Նավի կողքերով անընդմեջ ձգվում էին բազմաթիվ թիակներ նմանակող թիթեղները։ Միևնույն ժամանակ ափսեները մեկ-մեկ խանգարում էին միմյանց և կոտրվում։ Այսօր մենք հեշտությամբ կարող ենք ասել, որ նույն էֆեկտը կարելի է ձեռք բերել ընդամենը երեք կամ չորս սալիկներով: Բայց այն ժամանակվա գիտության և տեխնիկայի տեսանկյունից դա անիրատեսական էր տեսնել: Հետևաբար, նավաշինողները շատ ավելի դժվար ժամանակ ունեցան։
1803 թվականին Ֆուլթոնի գյուտը ներկայացվեց աշխարհին: Շոգենավը դանդաղ ու հավասարաչափ շարժվում էր Սենի երկայնքով՝ հարվածելով Փարիզի բազմաթիվ գիտնականների ու գործիչների մտքերին ու երևակայությանը։ Այնուամենայնիվ, Նապոլեոնի կառավարությունը մերժեց նախագիծը, և դժգոհ նավաշինողները ստիպված եղան իրենց բախտը փնտրել Ամերիկայում:
Եվ 1807 թվականի օգոստոսին աշխարհի առաջին շոգենավը, որը կոչվում էր Claremont, որում ներգրավված էր ամենահզոր շոգեմեքենան (ներկայացված է լուսանկարը), գնաց Հադսոն ծովածոցով։ Այն ժամանակ շատերը պարզապես չէին հավատում հաջողությանը:
Կլերմոնն իր առաջին ճամփորդության մեկնեց առանց բեռի և առանց ուղևորի։ Ոչ ոք չէր ուզում գնալճանապարհորդել կրակ շնչող նավի վրա: Բայց արդեն վերադարձի ճանապարհին հայտնվեց առաջին ուղեւորը՝ տեղացի ֆերմերը, ով տոմսի համար վճարեց վեց դոլար։ Նա դարձավ նավագնացության ընկերության պատմության առաջին ուղեւորը։ Ֆուլթոնն այնքան հուզված էր, որ նա կտրիճին ամբողջ կյանքի ընթացքում անվճար շրջագայեց իր բոլոր գյուտերով:
