भाप के इंजन का आविष्कार मानव इतिहास में एक महत्वपूर्ण मोड़ था। कहीं न कहीं 17वीं-18वीं शताब्दी के मोड़ पर, अकुशल शारीरिक श्रम, पानी के पहिये और पवन चक्कियों को पूरी तरह से नए और अनूठे तंत्रों - भाप इंजनों द्वारा प्रतिस्थापित किया जाने लगा। उन्हीं की बदौलत तकनीकी और औद्योगिक क्रांतियां और मानव जाति की संपूर्ण प्रगति संभव हुई।
पर भाप के इंजन का आविष्कार किसने किया? यह मानवता किसकी ऋणी है? और कब था? हम इन सभी सवालों के जवाब खोजने की कोशिश करेंगे।
हमारे जमाने से पहले भी
भाप इंजन के निर्माण का इतिहास पहली शताब्दी ईसा पूर्व में शुरू होता है। अलेक्जेंड्रिया के हीरो ने एक तंत्र का वर्णन किया जो भाप के संपर्क में आने पर ही काम करना शुरू कर देता है। उपकरण एक गेंद थी जिस पर नोजल लगे होते थे। नोजल से स्पर्शरेखा से भाप निकली, जिससे इंजन घूमने लगा। यह एक युगल द्वारा संचालित होने वाला पहला उपकरण था।
भाप इंजन (अधिक सटीक रूप से, टरबाइन) के निर्माता टैगी-अल-दीनोम (अरब दार्शनिक, इंजीनियर और खगोलशास्त्री) हैं। उनका आविष्कार व्यापक रूप से जाना गया16 वीं शताब्दी में मिस्र। तंत्र को निम्नानुसार व्यवस्थित किया गया था: भाप की धाराओं को सीधे ब्लेड के साथ तंत्र में निर्देशित किया गया था, और जब धुआं गिर गया, तो ब्लेड घुमाए गए। कुछ इसी तरह का प्रस्ताव 1629 में इतालवी इंजीनियर जियोवानी ब्रांका द्वारा किया गया था। इन सभी आविष्कारों का मुख्य नुकसान बहुत अधिक भाप की खपत थी, जिसके लिए बड़ी मात्रा में ऊर्जा की आवश्यकता होती थी और यह उचित नहीं था। विकास को निलंबित कर दिया गया था, क्योंकि मानव जाति का तत्कालीन वैज्ञानिक और तकनीकी ज्ञान पर्याप्त नहीं था। इसके अलावा, ऐसे आविष्कारों की बिल्कुल भी आवश्यकता नहीं थी।
विकास
17वीं शताब्दी तक भाप के इंजन का निर्माण असंभव था। लेकिन जैसे ही मानव विकास के स्तर के लिए बार चढ़ गया, पहली प्रतियां और आविष्कार तुरंत दिखाई दिए। हालांकि उस वक्त उन्हें किसी ने गंभीरता से नहीं लिया। इसलिए, उदाहरण के लिए, 1663 में, एक अंग्रेजी वैज्ञानिक ने प्रेस में अपने आविष्कार का एक मसौदा प्रकाशित किया, जिसे उन्होंने रागलन कैसल में स्थापित किया। उनके उपकरण ने टावरों की दीवारों पर पानी बढ़ाने का काम किया। हालाँकि, सब कुछ नया और अज्ञात की तरह, इस परियोजना को संदेह के साथ स्वीकार कर लिया गया था, और इसके आगे के विकास के लिए कोई प्रायोजक नहीं थे।
भाप इंजन के निर्माण का इतिहास वाष्प-वायुमंडलीय इंजन के आविष्कार से शुरू होता है। 1681 में, फ्रांसीसी वैज्ञानिक डेनिस पापिन ने एक उपकरण का आविष्कार किया जो खदानों से पानी निकालता था। सबसे पहले, बारूद का उपयोग एक प्रेरक शक्ति के रूप में किया जाता था, और फिर इसे जल वाष्प से बदल दिया जाता था। इस तरह भाप इंजन का जन्म हुआ। इसके सुधार में एक बड़ा योगदान इंग्लैंड के वैज्ञानिकों, थॉमस न्यूकोमेन और थॉमस सेवरन ने दिया था।रूसी स्व-सिखाया आविष्कारक इवान पोलज़ुनोव ने भी अमूल्य सहायता प्रदान की।
पापिन की असफल कोशिश
भाप-वायुमंडलीय मशीन, उस समय परिपूर्ण होने से बहुत दूर, जहाज निर्माण उद्योग में विशेष ध्यान आकर्षित करती थी। डी. पापिन ने अपनी आखिरी बचत एक छोटे से बर्तन की खरीद पर खर्च की, जिस पर उन्होंने अपने स्वयं के उत्पादन की जल-उठाने वाली भाप-वायुमंडलीय मशीन स्थापित करना शुरू कर दिया। क्रिया का तंत्र यह था कि ऊंचाई से गिरते ही पानी पहियों को घुमाने लगा।
आविष्कारक ने 1707 में फुलदा नदी पर अपने परीक्षण किए। बहुत से लोग एक चमत्कार को देखने के लिए एकत्र हुए: एक जहाज बिना पाल और चप्पू के नदी के किनारे चल रहा था। हालांकि, परीक्षणों के दौरान, एक आपदा हुई: इंजन में विस्फोट हो गया और कई लोगों की मौत हो गई। अधिकारियों ने दुर्भाग्यपूर्ण आविष्कारक पर गुस्सा किया और उसे किसी भी काम और परियोजनाओं से प्रतिबंधित कर दिया। जहाज को जब्त कर नष्ट कर दिया गया था, और कुछ साल बाद खुद पापिन की मृत्यु हो गई।
त्रुटि
पापेन के स्टीमर में निम्नलिखित संचालन सिद्धांत था। सिलेंडर के तल पर थोड़ी मात्रा में पानी डालना आवश्यक था। सिलेंडर के नीचे ही एक ब्रेज़ियर स्थित था, जो तरल को गर्म करने का काम करता था। जब पानी उबलने लगा, तो परिणामस्वरूप भाप, विस्तार करते हुए, पिस्टन को ऊपर उठाती है। विशेष रूप से सुसज्जित वाल्व के माध्यम से पिस्टन के ऊपर की जगह से हवा को बाहर निकाल दिया गया था। पानी उबलने और भाप गिरने के बाद, ब्रेज़ियर को हटाना, हवा निकालने के लिए वाल्व को बंद करना और सिलेंडर की दीवारों को ठंडे पानी से ठंडा करना आवश्यक था। ऐसी क्रियाओं के लिए धन्यवाद, सिलेंडर में जो भाप संघनित होती है, वह पिस्टन के नीचे बनती हैविरलन, और वायुमंडलीय दबाव के बल के कारण, पिस्टन फिर से अपने मूल स्थान पर लौट आया। इसके अधोमुखी संचलन के दौरान उपयोगी कार्य हुए। हालांकि, पापेन के भाप इंजन की दक्षता नकारात्मक थी। स्टीमर का इंजन बेहद अलाभकारी था। और सबसे महत्वपूर्ण बात, यह उपयोग करने के लिए बहुत जटिल और असुविधाजनक था। इसलिए पापेन के आविष्कार का शुरू से ही कोई भविष्य नहीं था।
अनुयायियों
हालाँकि, भाप इंजन के निर्माण का इतिहास यहीं समाप्त नहीं हुआ। अगला, पहले से ही पापेन की तुलना में बहुत अधिक सफल, अंग्रेजी वैज्ञानिक थॉमस न्यूकोमेन थे। उन्होंने कमजोरियों पर ध्यान केंद्रित करते हुए लंबे समय तक अपने पूर्ववर्तियों के काम का अध्ययन किया। और उनके सर्वोत्तम कार्य का लाभ उठाकर उन्होंने 1712 में अपना स्वयं का उपकरण बनाया। नया स्टीम इंजन (दिखाया गया फोटो) निम्नानुसार डिजाइन किया गया था: एक सिलेंडर का उपयोग किया गया था, जो एक ऊर्ध्वाधर स्थिति में था, साथ ही साथ एक पिस्टन भी था। यह न्यूकॉमन पापिन के कार्यों से लिया गया था। हालांकि, दूसरे बॉयलर में भाप पहले ही बन चुकी थी। पिस्टन के चारों ओर पूरी त्वचा तय की गई थी, जिससे भाप सिलेंडर के अंदर की जकड़न काफी बढ़ गई थी। यह मशीन भाप-वायुमंडलीय भी थी (वायुमंडलीय दबाव का उपयोग करके खदान से पानी गुलाब)। आविष्कार का मुख्य नुकसान इसकी भारीपन और अक्षमता थी: मशीन ने बड़ी मात्रा में कोयले को "खा लिया"। हालाँकि, इसने पापेन के आविष्कार की तुलना में बहुत अधिक लाभ लाया। इसलिए, इसका उपयोग काल कोठरी और खदानों में लगभग पचास वर्षों से किया जा रहा है। इसका उपयोग भूजल को पंप करने के साथ-साथ जहाजों को सुखाने के लिए भी किया जाता था। थॉमस न्यूकॉमन ने अपनी कार को बदलने की कोशिश कीताकि इसका उपयोग यातायात के लिए किया जा सके। हालाँकि, उनके सभी प्रयास विफल रहे।
अगले वैज्ञानिक ने खुद की घोषणा की, इंग्लैंड के डी. हल थे। 1736 में, उन्होंने अपना आविष्कार दुनिया के सामने प्रस्तुत किया: एक भाप-वायुमंडलीय मशीन, जिसमें एक मूवर के रूप में पैडल व्हील थे। उनका विकास पापिन की तुलना में अधिक सफल था। तुरंत, ऐसे कई जहाजों को छोड़ दिया गया। वे मुख्य रूप से जहाजों, जहाजों और अन्य जहाजों को टो करने के लिए उपयोग किए जाते थे। हालांकि, भाप-वायुमंडलीय मशीन की विश्वसनीयता ने आत्मविश्वास को प्रेरित नहीं किया, और जहाजों को मुख्य प्रस्तावक के रूप में पाल से सुसज्जित किया गया।
और हालांकि हल पापिन की तुलना में अधिक भाग्यशाली थे, उनके आविष्कारों ने धीरे-धीरे प्रासंगिकता खो दी और उन्हें छोड़ दिया गया। फिर भी, उस समय की भाप-वायुमंडलीय मशीनों में कई विशिष्ट कमियाँ थीं।
रूस में भाप इंजन का इतिहास
अगली सफलता रूसी साम्राज्य में हुई। 1766 में, बरनौल में एक धातुकर्म संयंत्र में पहला भाप इंजन बनाया गया था, जो विशेष धौंकनी का उपयोग करके पिघलने वाली भट्टियों को हवा की आपूर्ति करता था। इसके निर्माता इवान इवानोविच पोलज़ुनोव थे, जिन्हें अपनी मातृभूमि की सेवाओं के लिए एक अधिकारी रैंक भी दिया गया था। आविष्कारक ने अपने वरिष्ठ अधिकारियों को ब्लूप्रिंट के साथ प्रस्तुत किया और धौंकनी को शक्ति देने में सक्षम "फायर मशीन" की योजना बनाई।
हालाँकि, भाग्य ने पोलज़ुनोव के साथ एक क्रूर मजाक किया: उसकी परियोजना को स्वीकार करने और कार को इकट्ठा करने के सात साल बाद, वह बीमार पड़ गया और खपत से मर गया - उसके परीक्षण शुरू होने से ठीक एक सप्ताह पहलेइंजन। हालांकि, उनके निर्देश इंजन को चालू करने के लिए काफी थे।
इसलिए, 7 अगस्त, 1766 को, पोलज़ुनोव के स्टीम इंजन को लॉन्च किया गया और लोड के तहत रखा गया। हालांकि, उसी साल नवंबर में यह टूट गया। इसका कारण बॉयलर की बहुत पतली दीवारें थीं, जिन्हें लोड करने का इरादा नहीं था। इसके अलावा, आविष्कारक ने अपने निर्देशों में लिखा है कि इस बॉयलर का उपयोग केवल परीक्षण के दौरान किया जा सकता है। एक नए बॉयलर का निर्माण आसानी से भुगतान करेगा, क्योंकि पोलज़ुनोव के भाप इंजन की दक्षता सकारात्मक थी। 1023 घंटे के काम के लिए, इसकी मदद से 14 पाउंड से अधिक चांदी को पिघलाया गया!
लेकिन इसके बावजूद किसी ने तंत्र की मरम्मत शुरू नहीं की। पोलज़ुनोव का भाप इंजन एक गोदाम में 15 से अधिक वर्षों से धूल जमा कर रहा था, जबकि उद्योग की दुनिया स्थिर और विकसित नहीं हुई थी। और फिर इसे भागों के लिए पूरी तरह से नष्ट कर दिया गया। जाहिर है, उस समय रूस अभी तक भाप के इंजन तक विकसित नहीं हुआ था।
समय की मांग
इस बीच जिंदगी ठहरी नहीं। और मानवता लगातार एक तंत्र बनाने के बारे में सोचती थी जो कि मकर प्रकृति पर निर्भर नहीं होने देगी, बल्कि भाग्य को नियंत्रित करने की अनुमति देगी। हर कोई जल्द से जल्द पाल को छोड़ना चाहता था। इसलिए भाप तंत्र बनाने का सवाल लगातार हवा में लटक रहा था। 1753 में, पेरिस में शिल्पकारों, वैज्ञानिकों और अन्वेषकों के बीच एक प्रतियोगिता रखी गई थी। विज्ञान अकादमी ने उन लोगों के लिए एक पुरस्कार की घोषणा की जो एक ऐसा तंत्र बना सकते हैं जो हवा की शक्ति को बदल सकता है। लेकिन इस तथ्य के बावजूद कि एल। यूलर, डी। बर्नौली, कैंटन डी लैक्रोइक्स और अन्य लोगों ने प्रतियोगिता में भाग लिया, किसी ने भी एक समझदार प्रस्ताव नहीं बनाया।
साल बीत गए। और औद्योगिक क्रांतिअधिक से अधिक देशों को कवर किया। अन्य शक्तियों के बीच श्रेष्ठता और नेतृत्व हमेशा इंग्लैंड के पास गया। अठारहवीं शताब्दी के अंत तक, यह ग्रेट ब्रिटेन था जो बड़े पैमाने पर उद्योग का निर्माता बन गया, जिसकी बदौलत उसने इस उद्योग में विश्व एकाधिकार का खिताब जीता। हर दिन एक यांत्रिक इंजन का प्रश्न अधिक से अधिक प्रासंगिक होता गया। और ऐसा इंजन बनाया गया।
दुनिया का पहला स्टीम इंजन
1784 इंग्लैंड और दुनिया के लिए औद्योगिक क्रांति में एक महत्वपूर्ण मोड़ था। और इसके लिए जिम्मेदार व्यक्ति थे अंग्रेज मैकेनिक जेम्स वाट। उन्होंने जो भाप का इंजन बनाया वह सदी की सबसे बड़ी खोज थी।
जेम्स वाट कई वर्षों से भाप-वायुमंडलीय मशीनों के संचालन के चित्र, संरचना और सिद्धांतों का अध्ययन कर रहे हैं। और इस सब के आधार पर, उन्होंने निष्कर्ष निकाला कि इंजन की दक्षता के लिए, सिलेंडर में पानी के तापमान और तंत्र में प्रवेश करने वाली भाप को बराबर करना आवश्यक है। भाप-वायुमंडलीय मशीनों का मुख्य नुकसान सिलेंडर को पानी से ठंडा करने की निरंतर आवश्यकता थी। यह महंगा और असुविधाजनक था।
नए स्टीम इंजन को अलग तरह से डिजाइन किया गया था। तो, सिलेंडर एक विशेष स्टीम जैकेट में संलग्न था। इस प्रकार वाट ने अपनी निरंतर गर्म अवस्था प्राप्त की। आविष्कारक ने ठंडे पानी (कंडेनसर) में डूबा हुआ एक विशेष बर्तन बनाया। इसमें एक पाइप के साथ एक सिलेंडर जुड़ा हुआ था। जब सिलेंडर में भाप समाप्त हो गई, तो वह एक पाइप के माध्यम से कंडेनसर में प्रवेश कर गई और वहां वापस पानी में बदल गई। अपनी मशीन को बेहतर बनाने पर काम करते हुए, वॉटसंधारित्र में एक वैक्यूम बनाया। इस प्रकार, सिलेंडर से आने वाली सारी भाप उसमें संघनित हो जाती है। इस नवाचार के लिए धन्यवाद, भाप विस्तार प्रक्रिया में काफी वृद्धि हुई, जिससे बदले में भाप की समान मात्रा से अधिक ऊर्जा निकालना संभव हो गया। यह सबसे बड़ी उपलब्धि थी।
भाप इंजन के निर्माता ने वायु आपूर्ति के सिद्धांत को भी बदल दिया। अब भाप पहले पिस्टन के नीचे गिरती है, जिससे वह ऊपर उठती है, और फिर पिस्टन के ऊपर जमा हो जाती है, उसे नीचे कर देती है। इस प्रकार, तंत्र में पिस्टन के दोनों स्ट्रोक काम करने लगे, जो पहले भी संभव नहीं था। और प्रति अश्वशक्ति कोयले की खपत भाप-वायुमंडलीय मशीनों के लिए क्रमशः चार गुना कम थी, जिसे जेम्स वाट हासिल करने की कोशिश कर रहे थे। भाप के इंजन ने बहुत जल्दी पहले ग्रेट ब्रिटेन और फिर पूरी दुनिया को जीत लिया।
शार्लेट डंडास
जेम्स वाट के आविष्कार से पूरी दुनिया अचंभित होने के बाद भाप के इंजनों का व्यापक उपयोग शुरू हुआ। तो, 1802 में, इंग्लैंड में एक जोड़े के लिए पहला जहाज दिखाई दिया - चार्लोट डंडास नाव। इसके निर्माता विलियम सिमिंगटन हैं। नाव का उपयोग नहर के किनारे टोइंग बार्ज के रूप में किया जाता था। जहाज पर चलने वाले की भूमिका स्टर्न पर लगे पैडल व्हील द्वारा निभाई गई थी। नाव ने पहली बार सफलतापूर्वक परीक्षण पास किया: इसने छह घंटे में 18 मील की दूरी पर दो विशाल नौकाओं को ढोया। उसी समय, हेडविंड ने उसके साथ बहुत हस्तक्षेप किया। लेकिन उसने ऐसा किया।
और फिर भी इसे ताक पर रख दिया गया, क्योंकि उन्हें डर था कि चप्पू के पहिये के नीचे जो तेज लहरें बनी हैं, उससे नहर के किनारे बह जाएंगे। वैसे, परशेर्लोट का परीक्षण एक ऐसे व्यक्ति द्वारा किया गया था जिसे आज पूरी दुनिया पहले स्टीमशिप का निर्माता मानती है।
दुनिया का पहला स्टीमशिप
अंग्रेज जहाज निर्माता रॉबर्ट फुल्टन ने युवावस्था से ही भाप से चलने वाले जहाज का सपना देखा था। और अब उनका सपना सच हो गया है। आखिरकार, जहाज निर्माण में भाप इंजन का आविष्कार एक नया प्रोत्साहन था। अमेरिका के दूत आर. लिविंगस्टन के साथ, जिन्होंने इस मुद्दे के भौतिक पक्ष को संभाला, फुल्टन ने एक भाप इंजन के साथ एक जहाज की परियोजना शुरू की। यह ओअर मूवर के विचार पर आधारित एक जटिल आविष्कार था। जहाज के किनारों के साथ एक पंक्ति में फैला हुआ है जो बहुत सारे ओरों की नकल करता है। उसी समय, प्लेटें कभी-कभी आपस में टकराती थीं और टूट जाती थीं। आज हम आसानी से कह सकते हैं कि वही प्रभाव सिर्फ तीन या चार टाइलों से प्राप्त किया जा सकता है। लेकिन उस समय के विज्ञान और प्रौद्योगिकी की दृष्टि से यह देखना अवास्तविक था। इसलिए, जहाज़ बनाने वालों के लिए बहुत कठिन समय था।
1803 में, फुल्टन के आविष्कार को दुनिया के सामने पेश किया गया था। स्टीमर धीरे-धीरे और समान रूप से सीन के साथ चला गया, पेरिस में कई वैज्ञानिकों और आंकड़ों के दिमाग और कल्पना को प्रभावित किया। हालांकि, नेपोलियन सरकार ने इस परियोजना को खारिज कर दिया, और असंतुष्ट जहाज निर्माणकर्ताओं को अमेरिका में अपना भाग्य तलाशने के लिए मजबूर होना पड़ा।
और अगस्त 1807 में, दुनिया की पहली स्टीमबोट क्लेरमोंट, जिसमें सबसे शक्तिशाली भाप इंजन शामिल था (फोटो प्रस्तुत है) हडसन की खाड़ी के साथ चली। तब कई लोग सफलता में विश्वास नहीं करते थे।
क्लेरमोंट बिना कार्गो और यात्रियों के अपनी पहली यात्रा पर निकल पड़ा। कोई नहीं जाना चाहता थाआग बुझाने वाले जहाज पर यात्रा करें। लेकिन पहले ही रास्ते में, पहला यात्री दिखाई दिया - एक स्थानीय किसान जिसने एक टिकट के लिए छह डॉलर का भुगतान किया। वह शिपिंग कंपनी के इतिहास में पहले यात्री बने। फुल्टन इतने प्रभावित हुए कि उन्होंने अपने सभी आविष्कारों पर डेयरडेविल को आजीवन मुफ्त सवारी दी।
