Паровая машина, позволяющая на практике использовать преобразование тепловой энергии в механическую, явилась результатом почти столетних испытаний и экспериментов, проведенных в нескольких странах тремя поколениями изобретателей. Его было недостаточно изобрести; было гораздо труднее построить его с несовершенными инструментами и несовершенными материалами. Изготовление первых паровых машин представляло большие трудности и требовало больших навыков, чем разработка схемы их работы.

Паровой двигатель является производным от насоса и первоначально использовался в качестве шахтного дренажного насоса. В горнодобывающей промышленности самым большим препятствием при добыче руд было удаление воды со дна шахт. По мере того как шахты уходили все глубже и глубже в землю, приток грунтовых вод усиливался. Шахтеры работали в воде и грязи, и шахты пришлось закрыть из-за затопления. Так, в 17 в. многие ученые (Гюйгенс, Лейбниц, Паскаль, Бойль) и техники-любители проводили опыты по использованию давления сжатого пара для движения насосов. В 1698 году англичанин Томас Савери получил первый патент на паровой насос. Его назвали «друг шахтера» и установили в одной из английских шахт. Однако для перекачивания воды он оказался малопригоден, поскольку работал неравномерно и часто ломался. Кузнец Томас Ньюкомен, работая над ремонтом насоса Савери, вскоре построил свой собственный усовершенствованный насос, получивший прозвище «атмосферная машина». Это был первый полезный паровой насос, который нашел постоянное практическое применение и начал распространяться. В середине 18 века в английских шахтах уже работало около 100 «атмосферных машин» Ньюкомена. Несколько таких машин также добрались до континента.

Недостатком «атмосферных машин» было то, что они поглощали огромное количество топлива, т. е. имели безнадежно низкий тепловой КПД (всего 0,5%). Опять-таки в разных странах механики трудились над совершенствованием «атмосферных машин» (в Италии Делия Порта, в Австрии Фишер, в России Ползунов, в Англии Смитон) — но без каких-либо серьезных практических результатов. Смитон приспособил «атмосферную машину» для привода вращающихся колес, тем самым расширив возможности ее использования. Идея была проста: насос Ньюкомена поднимал воду в бак, откуда вода, стекая вниз, приводила в движение вращающиеся колеса. Так что это была комбинация двух существующих устройств, насоса и водяного колеса.

В 1769 году Джеймс Уатт, лаборант Университета Глазго, в корне изменил конструкцию насоса Ньюкома.

16. Одна из первых паровых машин — машина Ньюкомена (гравюра)

н.э., благодаря чему достигается пятикратное повышение теплового КПД машины (2,5%). Это значит, что для выполнения той же работы его машина использовала в 5 раз меньше топлива, чем «атмосферная машина». Это стало решающим фактором успеха изобретения, и именно поэтому Уатта считают истинным изобретателем паровой машины. Его патент от 1769 г. касался «метода снижения расхода пара и топлива в пожарных машинах». В течение следующих нескольких лет Уатт постепенно совершенствовал свою машину, увеличив ее тепловой КПД до 5%. Таким образом, его КПД увеличился, а расход топлива уменьшился. Благодаря этому использование паровой машины стало еще выгоднее, а благодаря увеличению мощности ее можно было использовать и для работ, для которых «атмосферные машины» не годились, так как были слишком слабы. Уатт в 1781 году сконструировал дополнительное устройство, который переводил скользящее движение поршня (вперед-назад) в непрерывное вращательное движение. С этого момента паровой двигатель уже можно было использовать в самых разных приложениях в качестве движущей силы.

Первая машина Уатта была изготовлена ​​на самом современном в то время сталелитейном заводе и орудийном заводе в Карроне. Впоследствии производство этих машин взял на себя предприниматель, пользующийся славой лучшего производителя металлической фурнитуры Мэтью Боултон из Бирмингема. Он был инициатором и руководителем компании «Бултон и Уатт», которая в течение 25 лет (1775 — 1800) управляла единственной в мире фабрикой паровых двигателей в Сохо (около Бирмингема).

Таблица б

ТЕХНИЧЕСКОЕ РАЗВИТИЕ ПАРОВОЙ МАШИНЫ ДО СЕРЕДИНЫ XIX В.

Год	Тип аппарата	Тепловые характеристики в%	Максимальная мощность в л.с.	Примерное количество машин в эксплуатации в Англии
до 1700	Атмосферные машины Ньюкомена	0,5	12	100
1770	Первые паровые машины Уатта	2,5	15
1800	улучшенные машины Уатта	5	40	300
1820 г.	машины Вульф высокого давления	7,5	100	6000
1840 г.	многоцилиндровые машины высокого давления	12	240	25000

Дальнейший прогресс в повышении мощности и теплового КПД паровых машин также зависел от техники обработки железа. Способ сделать это заключался в повышении давления пара, а именно это требовало все большей прочности материала и точности изготовления. Паровой котел уже под давлением 8 атмосфер имел взрывную силу килограмма пороха. Довольно часто — даже в 19 веке — в этих машинах происходили опасные взрывы, отпугивавшие людей от их использования. Детонации и взрывы паровых машин сопровождали первые шаги механизации, особенно опыты конструкторов. Уже в последние годы XVIII века несколько изобретателей, буквально рискуя жизнью, сконструировали пробные паровые машины, работающие под давлением, в несколько раз превышающим машины Уатта. Производство паровых машин высокого давления для. Продажа была начата в Англии Артуром Вульфом в 1804 году, но только примерно в 1820 году эти машины стали достаточно безопасными, чтобы их можно было использовать, и вытеснили старые «изверги», как называли машины Уатта из-за громкого шума, который они производили. Вторым способом увеличения их мощности было создание многоцилиндровых машин, в которых давление пара использовалось одновременно для перемещения нескольких поршней. Таким образом, от первого пожарного насоса Савери до паровых двигателей высокого давления шел непрерывный прогресс. Он был почти исключительно ограничен Англией. Кроме США, где с первых лет XIX века мастерской по производству паровых двигателей руководил Оливер Эванс, и Франции, где маломощные машины строили в царствование Наполеона братья Константин и Огюст Перье, — в других странах их стали выпускать только после 1830 года. но только примерно в 1820 году эти машины стали достаточно безопасными, чтобы их можно было использовать, и они вытеснили старых «дьяволов», как называли машины Уатта из-за их громкого рева. Вторым способом увеличения их мощности было создание многоцилиндровых машин, в которых давление пара использовалось одновременно для перемещения нескольких поршней. Таким образом, от первого пожарного насоса Савери до паровых двигателей высокого давления шел непрерывный прогресс. Он был почти исключительно ограничен Англией. Кроме США, где с первых лет XIX века мастерской по производству паровых двигателей руководил Оливер Эванс, и Франции, где маломощные машины строили в царствование Наполеона братья Константин и Огюст Перье, — в других странах их стали выпускать только после 1830 года. но только примерно в 1820 году эти машины стали достаточно безопасными, чтобы их можно было использовать, и они вытеснили старых «дьяволов», как называли машины Уатта из-за их громкого рева. Вторым способом увеличения их мощности было создание многоцилиндровых машин, в которых давление пара использовалось одновременно для перемещения нескольких поршней. Таким образом, от первого пожарного насоса Савери до паровых двигателей высокого давления шел непрерывный прогресс. Он был почти исключительно ограничен Англией. Кроме США, где с первых лет XIX века мастерской по производству паровых двигателей руководил Оливер Эванс, и Франции, где маломощные машины строили в царствование Наполеона братья Константин и Огюст Перье, — в других странах их стали выпускать только после 1830 года. что они могли разносить и вытеснять старых «извергов», как называли машины Уатта из-за громкого грохота, с которым они работали. Вторым способом увеличения их мощности было создание многоцилиндровых машин, в которых давление пара использовалось одновременно для перемещения нескольких поршней. Таким образом, от первого пожарного насоса Савери до паровых двигателей высокого давления шел непрерывный прогресс. Он был почти исключительно ограничен Англией. Кроме США, где с первых лет XIX века мастерской по производству паровых двигателей руководил Оливер Эванс, и Франции, где маломощные машины строили в царствование Наполеона братья Константин и Огюст Перье, — в других странах их стали выпускать только после 1830 года. что они могли разносить и вытеснять старых «извергов», как называли машины Уатта из-за громкого грохота, с которым они работали. Вторым способом увеличения их мощности было создание многоцилиндровых машин, в которых давление пара использовалось одновременно для перемещения нескольких поршней. Таким образом, от первого пожарного насоса Савери до паровых двигателей высокого давления шел непрерывный прогресс. Он был почти исключительно ограничен Англией. Кроме США, где с первых лет XIX века мастерской по производству паровых двигателей руководил Оливер Эванс, и Франции, где маломощные машины строили в царствование Наполеона братья Константин и Огюст Перье, — в других странах их стали выпускать только после 1830 года. Вторым способом увеличения их мощности было создание многоцилиндровых машин, в которых давление пара использовалось одновременно для перемещения нескольких поршней. Таким образом, от первого пожарного насоса Савери до паровых двигателей высокого давления шел непрерывный прогресс. Он был почти исключительно ограничен Англией. Кроме США, где с первых лет XIX века мастерской по производству паровых двигателей руководил Оливер Эванс, и Франции, где маломощные машины строили в царствование Наполеона братья Константин и Огюст Перье, — в других странах их стали выпускать только после 1830 года. Вторым способом увеличения их мощности было создание многоцилиндровых машин, в которых давление пара использовалось одновременно для перемещения нескольких поршней. Таким образом, от первого пожарного насоса Савери до паровых двигателей высокого давления шел непрерывный прогресс. Он был почти исключительно ограничен Англией. Кроме США, где с первых лет XIX века мастерской по производству паровых двигателей руководил Оливер Эванс, и Франции, где маломощные машины строили в царствование Наполеона братья Константин и Огюст Перье, — в других странах их стали выпускать только после 1830 года.

Изобретение паровой машины произвело революцию во всей экономике. Впервые источник энергии сделали независимым от природных условий — от силы ветра или падения воды. Благодаря этому промышленность не должна была располагаться в местах, наделенных энергией от природы, как раньше, на реках с достаточно сильным падением воды. Паровые фабрики могли быть созданы в местах, удобных для размещения сырья или вблизи торговых центров, где они сбывали свою продукцию. Значение паровой машины лучше всего видно в ее обширном применении.- Сочетание парового привода с рабочими машинами (орудиями) увенчало механизацию в различных областях хозяйства. Вот наиболее важные области применения паровой машины:

1769 Насосы шахтные дренажные

1776 насосы для металлургических сильфонов

1779 насосов для городского водопровода

1782 привод для металлургических молотов и валков

1784 привод для шахтного подъемника

паровая мельница 1785 г.

1787 привод для прядильных машин

1796 привод красильных валиков

1797 г. Поездка в ткацкие мастерские

1801 паровоз (паровоз)

паровая мельница 1802 г.

пароход 1807 г.

1811 привод для печатных машин

Паровоз 1814 года на рельсах (железная дорога)