Η ιστορία των ατμομηχανών

Πριν από την εφεύρεση του βενζινοκίνητου κινητήρα, η μηχανική μεταφορά ήταν που τροφοδοτείται με ατμό. Στην πραγματικότητα, η ιδέα ενός ατμομηχανή προ-ημερομηνίες σύγχρονες μηχανές από δύο χιλιάδες χρόνια ως μαθηματικός και μηχανικός Heron της Αλεξάνδρειας, που κατοικούσε στη Ρωμαϊκή Αίγυπτο τον πρώτο αιώνα, ήταν ο πρώτος που περιγράφει μια στοιχειώδη εκδοχή που ονόμασε Aeolipile.

Στην πορεία, πολλοί κορυφαίοι επιστήμονες που έκαναν το παιχνίδι με την ιδέα να χρησιμοποιήσουν τη δύναμη που παράγεται από τη θέρμανση του νερού για να τροφοδοτήσουν μια μηχανή κάποιου είδους. Ένας από αυτούς δεν ήταν άλλος από τον Leonardo Da Vinci που σχεδίασε σχέδια για ατμοκίνητο κανόνι που ονομάζεται Architonnerre κάποια στιγμή κατά τον 15ο αιώνα. Μια βασική ατμοστρόβιλος αναφέρθηκε επίσης σε έγγραφα που έγραψε ο Αιγύπτιος αστρονόμος, φιλόσοφος και μηχανικός Taqi ad-Din το 1551.

Ωστόσο, η πραγματική βάση για την ανάπτυξη ενός πρακτικού, ο κινητήριος μοχλός δεν έγινε μέχρι τα μέσα του 1600. Ήταν κατά τη διάρκεια αυτού του αιώνα που αρκετοί εφευρέτες ήταν σε θέση να αναπτύξουν και να δοκιμάσουν αντλίες νερού καθώς και συστήματα εμβόλων που θα ανοίξουν το δρόμο για την εμπορική ατμομηχανή. Από τότε, η εμπορική ατμομηχανή κατέστη δυνατή από τις προσπάθειες τριών σημαντικών αριθμών.

Ο Thomas Savery ήταν στρατιωτικός μηχανικός και εφευρέτης της Αγγλίας. Το 1698, κατοχύρωσε το δίπλωμα ευρεσιτεχνίας του πρώτη ατμομηχανή με βάση τον Digester του Denis Papin ή την κουζίνα μαγειρέματος του 1679.

Ο Savery εργάστηκε για την επίλυση του προβλήματος της άντλησης νερού από ανθρακωρυχεία όταν έφτιαξε μια ιδέα για έναν κινητήρα που τροφοδοτείται με ατμό. Η μηχανή του συνίστατο σε ένα κλειστό δοχείο γεμάτο με νερό στο οποίο εισήχθη ατμός υπό πίεση. Αυτό ώθησε το νερό προς τα πάνω και έξω από τον άξονα ναρκών. Στη συνέχεια χρησιμοποιήθηκε ψεκαστήρας με κρύο νερό για να συμπυκνώσει τον ατμό. Αυτό δημιούργησε ένα κενό που απορρόφησε περισσότερο νερό από τον άξονα ναρκών μέσω μιας βαλβίδας πυθμένα.

Ο Thomas Savery αργότερα συνεργάστηκε με τον Thomas Newcomen στον ατμοσφαιρικό ατμομηχανή. Μεταξύ των άλλων εφευρέσεων του Savery ήταν ένα χιλιομετρητή πλοίων, μια συσκευή που μετρούσε την απόσταση που διανύθηκε.

Thomas Newcomen ήταν ένας Άγγλος σιδεράς που εφευρέθηκε η ατμοσφαιρική ατμομηχανή. Η εφεύρεση ήταν μια βελτίωση σε σχέση με τον προηγούμενο σχεδιασμό του Thomas Slavery.

Η ατμομηχανή Newcomen χρησιμοποίησε τη δύναμη της ατμοσφαιρικής πίεσης για να κάνει το έργο. Αυτή η διαδικασία αρχίζει με τον κινητήρα να αντλεί ατμό σε έναν κύλινδρο. Ο ατμός στη συνέχεια συμπυκνώθηκε με κρύο νερό, το οποίο δημιούργησε ένα κενό στο εσωτερικό του κυλίνδρου. Η προκύπτουσα ατμοσφαιρική πίεση λειτουργούσε ένα έμβολο, δημιουργώντας στρέψεις προς τα κάτω. Με τη μηχανή του Newcomen, η ένταση της πίεσης δεν περιοριζόταν από την πίεση του ατμού, μια απόκλιση από αυτό που ο Thomas Savery είχε κατοχυρώσει με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας το 1698.

Το 1712, ο Thomas Newcomen, μαζί με τον John Calley, έχτισαν τον πρώτο κινητήρα τους πάνω από ένα γεμάτο νερό πετρελαιοφόρο άξονα και το χρησιμοποίησαν για να αντλήσουν νερό από το ορυχείο. Ο κινητήρας Newcomen ήταν ο προκάτοχος του κινητήρα Watt και ήταν ένα από τα πιο ενδιαφέροντα κομμάτια της τεχνολογίας που αναπτύχθηκε κατά τη δεκαετία του 1700.

Γεννημένος στο Greenock, James Watt ήταν ένας σκωτσέζος εφευρέτης και μηχανικός μηχανικός ο οποίος ήταν διάσημος για τις βελτιώσεις που έκανε στον ατμομηχανή. Ενώ εργαζόταν για το Πανεπιστήμιο της Γλασκόβης το 1765, ανατέθηκε στον Watt την επισκευή ενός κινητήρα Newcomen που θεωρήθηκε αναποτελεσματικός αλλά η καλύτερη ατμομηχανή της εποχής του. Αυτό ξεκίνησε τον εφευρέτη να εργάζεται για αρκετές βελτιώσεις στο σχεδιασμό της Newcomen.

Η πιο αξιοσημείωτη βελτίωση ήταν η ευρεσιτεχνία 1769 του Watt για έναν ξεχωριστό συμπυκνωτή συνδεδεμένο σε έναν κύλινδρο από μια βαλβίδα. Σε αντίθεση με τον κινητήρα της Newcomen, ο σχεδιασμός του Watt είχε έναν συμπυκνωτή που θα μπορούσε να είναι δροσερός ενώ ο κύλινδρος ήταν ζεστός. Τελικά, ο κινητήρας του Watt θα γίνει ο κυρίαρχος σχεδιασμός όλες τις σύγχρονες ατμομηχανές και βοήθησε στην επίτευξη της βιομηχανικής επανάστασης.

Μία μονάδα ισχύος που ονομάζεται Watt ονομάστηκε από τον James Watt. το σύμβολο Watt είναι W, και είναι ίσο με 1/746 ίππους, ή ένα βολτ φορές ένα amp.