Historia

Udoskonalona maszyna parowa uczyniła z Jamesa Watta ojca rewolucji przemysłowej

Ostatnia aktualizacja: 05.01.2021 05:35
251 lat temu, 5 stycznia 1769 roku, James Watt otrzymał patent na swoją, w znacznym stopniu udoskonaloną, zbudowaną niejako odnowa, maszynę parową. Sztandarowym przykładem takiej maszyny w dzisiejszych czasach może być, zanikający już w użyciu, ale wciąż wystawiany w różnych muzeach, parowóz.
Ekspozycja maszyn parowych. iędzynarodowe Targi Poznańskie 1930
Ekspozycja maszyn parowych. iędzynarodowe Targi Poznańskie 1930Foto: Narodowe Archiwum Cyfrowe

Ten przykład w najbardziej widoczny sposób pokazuje system działania takiej maszyny, włącznie z wszystkimi przekładniami i siła pary wodnej, która szła nie tylko w gwizdek - tak lubiany przez ciekawskie dzieciaki stojące nieopodal torów kolejowych lub wyglądające przez okna pędzącej kolejki.

Watt poprawił silnik Newcomena

Watt nie był pierwszym wynalazcą maszyny parowej - to Thomas Newcomen, angielski wynalazca, zbudował pierwszy atmosferyczny silnik parowy, a prace nad nim rozpoczął już przed 1698 rokiem i opatentował w 1705 roku. Jego wielce niedoskonały silnik został zainstalowany w dwu kopalniach węgla kamiennego - w Wolverhampton (1711) oraz w Staffordshire (1712). Aż do śmierci wynalazcy w 1729 roku ponad 100 silników jego konstrukcji pracowało w kopalniach całej Europy. Nie była to jednak konstrukcja bez wad, a Watt twierdził, że "miała ich więcej niż zalet". Stąd niektórzy chcą widzieć miano ojca rewolucji przemysłowej w Newcomenie, a inni, w znaczącej większości, widzą w nim Jamesa Watta.


Wynalazca James Watt (1736-1819). Źr. Wikipedia/domena publiczna
Wynalazca James Watt (1736-1819). Źr. Wikipedia/domena publiczna

Historia nowoczesnego silnika parowego datuje się od 1763 roku, kiedy to młody naukowiec i konstruktor został poproszony o naprawę silnika Newcomena. Watt po dogłębnej analizie stwierdził, że silnik ten jest źle wymyślony, a jego błędna konstrukcja jest powodem zbyt dużej energochłonności. Stałe rozgrzewanie i schładzanie cylindra - w celu kondensacji pary wodnej - powodowało duże ubytki energii, powolniejszą pracę i chroniczny brak wytrzymałości cylindrów, które co jakiś czas musiały być wymieniane. Watt wydzielił komorę kondensacji, zachowując tym samym stałą, wysoką temperaturę cylindra. To był sukces - maszyna przyspieszyła znacząco, a jej działanie stało się o wiele mniej awaryjne.

Sam Watt tak relacjonował ten pomysł i wprowadzone zmiany: "Uświadomiłem sobie, że aby najlepiej wykorzystać parę, potrzebne było, po pierwsze, aby cylinder był zawsze równie gorący, jak wchodząca do niego para i, po drugie, aby para uległa kondensacji, należało ją oziębić do temperatury 100 stopni lub poniżej, jeśli było to możliwe. Sposoby osiągnięcia tego nie były od razu widoczne". (źr. "James Watt. Jak rozwój maszyn stworzył nasze społeczeństwo przemysłowe". Anna Sproule, Warszawa 1992.)


Maszyna parowa była symbolem rewolucji przemysłowej. Źr. WIkipedia/domena publiczna Maszyna parowa była symbolem rewolucji przemysłowej. Źr. WIkipedia/domena publiczna

Kłótnia o pieniądze

Zmiany te, choć tak oczekiwane, nie zostały od razu skonsumowane ekonomicznie. Patent zawierał zapisy podziału tantiem i uprawnień z Johnem Roebuckiem, znanym przemysłowcem i finansowym opiekunem prac Watta. Kłótnia obu panów nie pozwoliła na szybkie wcielenie maszyny Watta do produkcji przemysłowej. Stało się to 13 lat później w kopalni Bentley.

Anna Sproule tak opisuje ten fakt: "Od pierwszej chwili jej uruchomienia wykonywała około 14-15 suwów na minutę i opróżniała szyb (głębokości 90 stóp i zalany wodą do wysokości 57 stóp) w niecałą godzinę". Co ważne, maszyna Watta była wydajniejsza i szybsza, zużywając 4 razy mniej paliwa niż wcześniejsze maszyny Newcomena. Oczywiście paliwem tym było drewno lub znaczniej bardziej wydajny węgiel.

Od tej chwili z całego kraju, a później Europy, zaczęły nadchodzić zamówienia na maszynę parową Watta. To dzięki niej gospodarka brytyjska bardzo przyspieszyła, a kontynent europejski zwiększył swoją hegemonię gospodarczą. Watt wiedział, że maszyna maszynie nie jest równa - różni przedsiębiorcy składali zamówienia na mniej lub bardziej gabarytowe rozwiązania. Do określenie ich cechy najważniejszej - mocy - Watt wymyślił nową jednostkę miary - konia mechanicznego. W tym przypadku wszyscy użytkownicy współczesnych zdobyczy motoryzacji zetknęli się z jej pojęciem.

Skąd się wzięły konie mechaniczne

Czym innym jest świadomość obliczania takiego "konia mechanicznego". Watt, zawsze dobry w działaniach matematycznych, z których słynął już w okresie szkolnym, doszedł do wniosku, że dobrze byłoby policzyć siłę pracy silnika w przeliczeniu na powszechnie wcześniej stosowaną pracę konia. Stąd często w początkach stosowania tej miary określano ją mianem HP - koń parowy. Nazwa "koń mechaniczny" upowszechniła się dopiero w XIX wieku szczególnie wśród niemieckich wynalazców silników. Jednak sposób jej liczenia pozostawał taki sam. Koń mechaniczny - w skrócie KM - jest jednostką mocy w układzie MKS, czyli tam gdzie liczymy w metrach, kilogramach i sekundach. W przypadku Watta obliczenia miar i wag były wykonywane w angielskim układzie miar.

Watt opracował obliczenia, według których praca silnika określana była pracą jednego konia. Nie mógł on jednak, w odróżnieniu od maszyny, pracować w sposób ciągły - stąd 3 KM mówią o pracy 3 żywych koni w systemie trzyzmianowym - każdy pracował 8 godzin na dobę. Tak przedsiębiorcy poszukujący nowych rozwiązań mogli obliczyć ile zaoszczędzą koni na pracy jednej maszyny. Za czasów Watta powszechna stała się miara mocy określana skrótem HP - koń parowy (ang. "horse power"). W późniejszych obliczeniach 1 KM - koń mechaniczny - określany był miarą 0,9863 HP.

Ciekawe jest też i to, że po wprowadzeniu układu SI - Międzynarodowy Układ Jednostek Miar - w 1960 roku miarę mocy i strumienia energii określono jednostką W - Watem - właśnie od nazwiska wielkiego odkrywcy i wynalazcy.

Ci, którzy mieli sznsę przejechać się koleją ciągnioną parowozem, oprócz faktu powstających zanieczyszczeń, osobiście poznawali moc silnika parowego, jego kapitalne brzmienie i przejmujący gwizd podczas wyrównywania poziomów pary. Ach, co to były za czasy!...

PP

Czytaj także

Alfred Nobel – twórca dynamitu, fundator prestiżowej nagrody

Ostatnia aktualizacja: 10.12.2020 05:35
Nobel był wynalazcą środków śmiercionośnych, jednak dla niego najważniejszą sprawą było dobro ludzkości, a nie zagłada. Nade wszystko cenił prawa nauki, a jednocześnie w tajemnicy pisał poezje i dramaty.
rozwiń zwiń
Czytaj także

Telegrafon. Tak 121 lat temu nazywał się prototyp magnetofonu

Ostatnia aktualizacja: 01.12.2020 05:30
W erze muzyki cyfrowej i cyfrowych odtwarzaczy, szczególnie młodszym słuchaczom, wydaje się to co najmniej dziwne. Duże magnetofony szpulowe, mniejsze i popularne "kaseciaki", czy te, które wręcz zalały cały świat – walkmany (też na kasety).
rozwiń zwiń
Czytaj także

Cyrus McCormick – to on wynalazł "koło milowe" dla rolnictwa

Ostatnia aktualizacja: 21.06.2020 05:40
186 lat temu, 21 czerwca 1834 roku Amerykanin Cyrus McCormick opatentował pierwszą mechaniczną żniwiarkę.
rozwiń zwiń
Czytaj także

Wilhelm Maybach. Jeden z najwybitniejszych twórców silników i samochodów

Ostatnia aktualizacja: 29.12.2020 05:35
91 lat temu, 29 grudnia 1929 roku, zmarł słynny Wilhelm August Maybach, jeden z największych konstruktorów samochodów obok Gottlieba Wilhelma Daimlera i Carla Benza.
rozwiń zwiń