La voiture à vapeur au 21e siècle ? C'est plus réel que jamais. Histoire de l'invention des machines à vapeur. Création d'une machine à vapeur Machines à vapeur à mouvement alternatif

L'histoire des machines à vapeur remonte au 1er siècle après JC, lorsque Héron d'Alexandrie a décrit pour la première fois l'éolipile. Plus de 1 500 ans plus tard, en 1551, le scientifique ottoman Takiyuddin al-Shami décrivit des turbines primitives entraînées par la vapeur, et en 1629 une découverte similaire fut faite par Giovanni Branca. Ces appareils étaient des brochettes de friture à la vapeur ou de petits mécanismes de transmission. Fondamentalement, de telles conceptions ont été utilisées par les inventeurs pour démontrer le pouvoir de la vapeur et prouver qu’il ne fallait pas le sous-estimer.

Dans les années 1700, les mineurs étaient confrontés à un défi majeur : pomper l’eau des mines profondes. La même puissance de la vapeur est venue à la rescousse. Grâce à l'énergie de la vapeur, il était possible de pomper l'eau des mines. Cette application a libéré la puissance potentielle de la vapeur et a conduit à l’invention de la machine à vapeur. Les centrales à vapeur sont apparues plus tard. Le principe principal de fonctionnement des machines à vapeur est « la condensation de la vapeur d’eau pour créer un vide partiel ».

Thomas Severi et les premiers moteurs industriels

Thomas Severi fut le premier à inventer une pompe à vapeur en 1698, elle était destinée au pompage de l'eau. Cette invention est souvent appelée « camion de pompiers » ou moteur pour « faire monter l'eau avec le feu ». La pompe à vapeur, brevetée par Severi, fonctionnait en faisant bouillir de l'eau jusqu'à ce qu'elle soit complètement transformée en vapeur. Ensuite, chaque goutte de vapeur montait dans le réservoir et un vide se formait dans le récipient où se trouvait à l'origine de l'eau. Ce vide était utilisé pour pomper l’eau des mines profondes. Mais la solution s’est avérée temporaire, puisque l’énergie de la vapeur était suffisante pour pomper de l’eau à plusieurs mètres de profondeur. Un autre inconvénient de cette conception était l’utilisation de la pression de vapeur pour expulser l’eau aspirée dans le réservoir. La pression était trop élevée pour les chaudières, provoquant de nombreuses explosions violentes.

Machines basse pression

La forte consommation de charbon inhérente aux machines à vapeur de Newcomen a été réduite grâce aux innovations de James Watt. Le cylindre de la machine basse pression était équipé d'une protection thermique, d'un condenseur séparé et d'un mécanisme d'évacuation de l'eau condensée. Ainsi, la consommation de charbon dans les machines basse pression a été réduite de plus de 50 %.

Ivan Polzunov et la première machine à vapeur à deux cylindres

La première machine à vapeur en Russie a été inventée par Ivan Polzunov. Sa machine à vapeur à deux cylindres était plus puissante que les moteurs anglais à aspiration naturelle. Ils ont atteint une puissance de 24 kW. Un modèle de la machine à vapeur à deux cylindres de Polzunov est exposé au musée de Barnaoul.

La machine à vapeur de Thomas Newcomen

En 1712, Thomas Newcomen invente une machine à vapeur qui connaît un grand succès d'un point de vue pratique. Son modèle consistait en un piston ou un cylindre qui entraînait un énorme bloc de bois pour entraîner une pompe à eau. Le mouvement de retour dans la machine était opéré par gravité, ce qui poussait l'extrémité du bloc du côté de la pompe vers le bas. La machine Newcomen a été activement utilisée pendant 50 ans. Ensuite, il a été reconnu comme inefficace, car son fonctionnement actif nécessitait beaucoup d'énergie. Il était nécessaire de chauffer le cylindre, car il refroidissait constamment, ce qui brûlait beaucoup de carburant.

Améliorations par James Watt

James Watt a véritablement révolutionné l'histoire du développement des machines à vapeur en introduisant un condenseur séparé dans la conception originale. Il introduisit cette innovation en 1765. Mais seulement 11 ans plus tard, il était possible de réaliser un modèle pouvant être utilisé à l’échelle industrielle. Le plus gros problème dans la réalisation de l'idée de Watt était la technologie permettant de créer un énorme piston pour maintenir la quantité de vide requise. Mais la technologie a rapidement fait de grands progrès et dès que le brevet a reçu un financement suffisant, la machine à vapeur de Watt a commencé à être activement utilisée sur les chemins de fer et les navires. Aux États-Unis, plus de 60 000 automobiles étaient propulsées par des moteurs à vapeur entre 1897 et 1927.

Machines à haute pression

En 1800, Richard Trevithick invente les machines à vapeur à haute pression. Comparée à toutes les conceptions de machines à vapeur inventées précédemment, cette option était la plus puissante. Mais le design proposé par Oliver Evans a été véritablement réussi. Il était basé sur l’idée d’alimenter le moteur avec de la vapeur, plutôt que de la condenser pour créer un vide. Evans a inventé la première machine à vapeur à haute pression et sans condensation en 1805. La machine était stationnaire et développait 30 tours par minute. Cette machine servait à l’origine à entraîner une scie. Ces machines étaient soutenues par d'immenses réservoirs d'eau, qui étaient chauffés par une source de chaleur placée directement sous le réservoir, ce qui permettait de générer efficacement la quantité de vapeur requise.

Ces machines à vapeur furent bientôt largement utilisées dans les bateaux à moteur et sur les chemins de fer, respectivement en 1802 et 1829. Près d’un demi-siècle plus tard, les premières voitures à vapeur font leur apparition. Charles Algernon Parsons a inventé la première turbine à vapeur en 1880. Au début du XXe siècle, les machines à vapeur étaient largement utilisées dans la construction automobile et navale.

Machines à vapeur de Cornouailles

Richard Trevethick a tenté d'améliorer la pompe à vapeur inventée par Watt. Il a été modifié pour être utilisé dans les chaudières de Cornouailles inventées par Trevethick. L'efficacité de la machine à vapeur de Cornouailles a été grandement améliorée par William Sims, Arthur Woolf et Samuel Groose. Les moteurs à vapeur de Cornouailles mis à jour se composaient de tuyaux, de moteurs et de chaudières isolés pour une efficacité accrue.

En contact avec

L’invention des machines à vapeur a marqué un tournant dans l’histoire de l’humanité. Quelque part au tournant des XVIIe et XVIIIe siècles, le remplacement du travail manuel inefficace, des roues hydrauliques et des mécanismes complètement nouveaux et uniques a commencé - les machines à vapeur. C’est grâce à eux que les révolutions techniques et industrielles, et bien sûr tous les progrès de l’humanité, sont devenus possibles.

Mais qui a inventé la machine à vapeur ? À qui l’humanité doit-elle cela ? Et c'était quand ? Nous allons essayer de trouver des réponses à toutes ces questions.

Même avant notre ère

L'histoire de la création de la machine à vapeur commence dans les premiers siècles avant JC. Héron d'Alexandrie a décrit un mécanisme qui ne commençait à fonctionner que lorsqu'il était exposé à la vapeur. L'appareil était une boule sur laquelle étaient fixées des buses. De la vapeur sortait tangentiellement des buses, provoquant ainsi la rotation du moteur. Ce fut le premier appareil alimenté à la vapeur.

Le créateur de la machine à vapeur (ou plutôt de la turbine) est Taghi al-Dinome (philosophe, ingénieur et astronome arabe). Son invention est devenue largement connue en Égypte au XVIe siècle. Le mécanisme a été conçu comme suit : des flux de vapeur étaient dirigés directement vers le mécanisme avec des pales, et lorsque de la fumée s'échappait, les pales tournaient. L'ingénieur italien Giovanni Branca proposa quelque chose de similaire en 1629. Le principal inconvénient de toutes ces inventions était une consommation excessive de vapeur, ce qui nécessitait d’énormes quantités d’énergie et n’était pas pratique. Les développements ont été suspendus parce que les connaissances scientifiques et techniques de l'humanité à cette époque n'étaient pas suffisantes. De plus, de telles inventions n’étaient pas du tout nécessaires.

Développements

Jusqu'au XVIIe siècle, la création d'une machine à vapeur était impossible. Mais dès que le niveau de développement humain a grimpé en flèche, les premiers exemplaires et inventions sont immédiatement apparus. Même si personne ne les prenait au sérieux à cette époque. Par exemple, en 1663, un scientifique anglais publie dans la presse une ébauche de son invention, qu'il installe dans le château de Raglan. Son appareil servait à faire monter l'eau sur les murs des tours. Cependant, comme tout ce qui est nouveau et inconnu, ce projet a été accepté avec doute et il n'y avait aucun sponsor pour son développement ultérieur.

L'histoire de la création d'une machine à vapeur commence avec l'invention de la machine à vapeur atmosphérique. En 1681, un scientifique français a inventé un appareil permettant de pomper l'eau des mines. Au début, la poudre à canon était utilisée comme force motrice, puis elle a été remplacée par de la vapeur d'eau. C'est ainsi qu'est apparue la machine à vapeur-atmosphérique. Les scientifiques anglais Thomas Newcomen et Thomas Severen ont grandement contribué à son amélioration. L'inventeur autodidacte russe Ivan Polzunov a également apporté une aide précieuse.

La tentative ratée de Papen

La machine vapeur-atmosphérique, loin d'être parfaite à cette époque, a attiré une attention particulière dans le domaine de la construction navale. D. Papen a dépensé ses dernières économies pour acheter un petit navire sur lequel il a commencé à installer une machine à vapeur et à atmosphère atmosphérique de sa propre production. Le mécanisme d'action était que, tombant d'une hauteur, l'eau commençait à faire tourner les roues.

L'inventeur a effectué ses tests en 1707 sur la rivière Fulda. De nombreuses personnes se sont rassemblées pour assister au miracle : un navire naviguant le long du fleuve sans voiles ni rames. Cependant, lors des essais, une catastrophe survient : le moteur explose et plusieurs personnes sont tuées. Les autorités étaient en colère contre l'inventeur raté et lui ont interdit tout travail et tout projet. Le navire fut confisqué et détruit, et quelques années plus tard Papen lui-même mourut.

Erreur

Le bateau à vapeur Papen avait le principe de fonctionnement suivant. Il fallait verser une petite quantité d’eau au fond du cylindre. Sous le cylindre lui-même se trouvait un brasier qui servait à chauffer le liquide. Lorsque l’eau commençait à bouillir, la vapeur qui en résultait se dilatait et soulevait le piston. L'air était expulsé de l'espace au-dessus du piston par une valve spécialement équipée. Une fois que l'eau a bouilli et que la vapeur a commencé à s'échapper, il a fallu retirer la friteuse, fermer la vanne pour éliminer l'air et utiliser de l'eau froide pour refroidir les parois du cylindre. Grâce à de telles actions, la vapeur dans le cylindre s'est condensée, un vide s'est formé sous le piston, et grâce à la force de la pression atmosphérique, le piston est revenu à sa place d'origine. Au cours de son mouvement descendant, un travail utile a été accompli. Cependant, l'efficacité de la machine à vapeur de Papen était négative. Le moteur du navire était extrêmement peu rentable. Et surtout, c’était trop complexe et peu pratique à utiliser. Dès le début, l’invention de Papin n’avait donc aucun avenir.

Suiveurs

Cependant, l'histoire de la création de la machine à vapeur ne s'arrête pas là. Le suivant, beaucoup plus réussi que Papen, fut le scientifique anglais Thomas Newcomen. Il étudie longuement les œuvres de ses prédécesseurs, en se concentrant sur leurs points faibles. Et prenant le meilleur de leur travail, il créa son propre appareil en 1712. La nouvelle machine à vapeur (photo présentée) a été conçue comme suit : un cylindre a été utilisé, qui était en position verticale, ainsi qu'un piston. Newcomen a tiré cela du travail de Papin. Cependant, de la vapeur s’était déjà formée dans une autre chaudière. Une peau solide était fixée autour du piston, ce qui augmentait considérablement l'étanchéité à l'intérieur du cylindre à vapeur. Cette machine était également à vapeur atmosphérique (l'eau sortait de la mine sous la pression atmosphérique). Les principaux inconvénients de l'invention étaient son encombrement et son inefficacité : la machine « mangeait » une énorme quantité de charbon. Cependant, cela a apporté bien plus d’avantages que l’invention de Papen. C’est pourquoi il a été utilisé pendant près de cinquante ans dans les donjons et les mines. Il était utilisé pour pomper les eaux souterraines et également pour drainer les navires. J'ai essayé de transformer ma voiture pour qu'elle puisse être utilisée pour la circulation. Cependant, toutes ses tentatives furent vaines.

Le prochain scientifique à s'annoncer fut D. Hull d'Angleterre. En 1736, il présente au monde son invention : une machine à vapeur atmosphérique, équipée de roues à aubes comme propulsion. Son développement fut plus réussi que celui de Papin. Plusieurs de ces navires ont été immédiatement libérés. Ils étaient principalement utilisés pour remorquer des barges, des navires et autres navires. Cependant, la fiabilité du moteur à vapeur atmosphérique n'inspirait pas confiance et les navires étaient équipés de voiles comme principal dispositif de propulsion.

Et bien que Hull ait eu plus de chance que Papin, ses inventions ont progressivement perdu de leur pertinence et ont été abandonnées. Pourtant, les machines à vapeur atmosphérique de cette époque présentaient de nombreux inconvénients spécifiques.

L'histoire de la création d'une machine à vapeur en Russie

La percée suivante s'est produite dans l'Empire russe. En 1766, la première machine à vapeur fut créée à l'usine métallurgique de Barnaoul, qui alimentait en air les fours de fusion à l'aide de soufflantes spéciales. Son créateur était Ivan Ivanovitch Polzunov, qui a même reçu le grade d'officier pour ses services rendus à son pays. L'inventeur a présenté à ses supérieurs des dessins et des plans pour un « camion de pompiers » capable d'alimenter des soufflets de soufflante.

Cependant, le destin a joué une cruelle blague à Polzunov : sept ans après l'acceptation de son projet et l'assemblage de la voiture, il est tombé malade et est mort de consommation - juste une semaine avant le début des essais de son moteur. Ses instructions suffisent cependant à démarrer le moteur.

Ainsi, le 7 août 1766, la machine à vapeur de Polzunov fut lancée et mise en charge. Cependant, dès novembre de la même année, il tomba en panne. La raison s'est avérée être les parois trop minces de la chaudière, qui n'étaient pas destinées à la charge. De plus, l'inventeur a écrit dans ses instructions que cette chaudière ne peut être utilisée que lors d'essais. La production d’une nouvelle chaudière serait facilement rentabilisée, car l’efficacité de la machine à vapeur de Polzunov était positive. En 1023 heures de travail, plus de 14 livres d'argent ont été fondues grâce à son aide !

Mais malgré cela, personne n'a commencé à réparer le mécanisme. La machine à vapeur de Polzunov a accumulé la poussière pendant plus de 15 ans dans un entrepôt, jusqu'à ce que le monde de l'industrie s'arrête et se développe. Et puis il a été complètement démonté pour les pièces. Apparemment, à cette époque, la Russie n’était pas encore suffisamment mûre pour utiliser des machines à vapeur.

Les exigences de l'époque

Pendant ce temps, la vie ne s’est pas arrêtée. Et l'humanité a constamment pensé à créer un mécanisme qui nous permettrait de ne pas dépendre d'une nature capricieuse, mais de contrôler notre propre destin. Tout le monde voulait abandonner la voile au plus vite. Par conséquent, la question de la création d’un mécanisme à vapeur était constamment en suspens. En 1753, un concours est lancé à Paris entre artisans, scientifiques et inventeurs. L'Académie des sciences a annoncé une récompense pour quiconque parviendra à créer un mécanisme capable de remplacer la puissance du vent. Mais malgré le fait que des esprits tels que L. Euler, D. Bernoulli, Canton de Lacroix et d'autres aient participé au concours, personne n'a présenté de proposition viable.

Les années ont passé. Et la révolution industrielle a touché de plus en plus de pays. La primauté et le leadership parmi les autres puissances revenaient invariablement à l'Angleterre. À la fin du XVIIIe siècle, c'est la Grande-Bretagne qui devient le créateur de la grande industrie, grâce à laquelle elle remporte le titre de monopole mondial dans cette industrie. La question du moteur mécanique devenait chaque jour de plus en plus pressante. Et un tel moteur a été créé.

La première machine à vapeur au monde

L’année 1784 marque un tournant pour l’Angleterre et le monde dans la révolution industrielle. Et le responsable de tout cela était le mécanicien anglais James Watt. La machine à vapeur qu'il a créée est devenue la découverte la plus célèbre du siècle.

Pendant plusieurs années, j'ai étudié les dessins, la structure et les principes de fonctionnement des machines à vapeur-atmosphérique. Et sur la base de tout cela, il a conclu que pour que le moteur fonctionne efficacement, il est nécessaire d'égaliser les températures de l'eau dans le cylindre et de la vapeur entrant dans le mécanisme. Le principal inconvénient des machines à vapeur atmosphérique était la nécessité constante de refroidir le cylindre avec de l'eau. C'était cher et peu pratique.

La nouvelle machine à vapeur a été conçue différemment. Ainsi, le cylindre était enfermé dans une chemise à vapeur spéciale. Ainsi Watt a atteint son état d’échauffement constant. L'inventeur a créé un récipient spécial immergé dans l'eau froide (condenseur). Un cylindre y était relié par un tuyau. Lorsque la vapeur était évacuée dans le cylindre, elle passait par le tuyau jusqu'au condenseur et là, elle se transformait à nouveau en eau. Tout en travaillant à améliorer sa machine, Watt a créé un vide dans le condenseur. Ainsi, toute la vapeur provenant du cylindre y était condensée. Grâce à cette innovation, le processus de dilatation de la vapeur a considérablement augmenté, ce qui a permis d'extraire beaucoup plus d'énergie à partir de la même quantité de vapeur. C’était un couronnement.

Le créateur de la machine à vapeur a également modifié le principe de l'alimentation en air. Or, la vapeur tombait d'abord sous le piston, le soulevant ainsi, puis s'accumulait au-dessus du piston, l'abaissant. Ainsi, les deux courses de piston dans le mécanisme sont devenues opérationnelles, ce qui n'était même pas possible auparavant. Et la consommation de charbon par cheval-vapeur était respectivement quatre fois inférieure à celle des moteurs à vapeur atmosphérique, ce que recherchait James Watt. La machine à vapeur conquit très vite d’abord la Grande-Bretagne, puis le monde entier.

"Charlotte Dundas"

Après que le monde entier ait été émerveillé par l'invention de James Watt, l'utilisation généralisée des machines à vapeur a commencé. Ainsi, en 1802, le premier navire à vapeur est apparu en Angleterre : le Charlotte Dundas. William Symington est considéré comme son créateur. Le bateau servait à remorquer des barges le long du canal. Le rôle de propulsion du navire était joué par une roue à aubes montée sur la poupe. Le bateau a passé avec succès les tests du premier coup : il a remorqué deux énormes barges sur 18 milles en six heures. En même temps, il était grandement gêné par le vent contraire. Mais il y est parvenu.

Et pourtant, il a été abandonné parce qu'ils craignaient qu'en raison des fortes vagues créées sous la roue à aubes, les berges du canal ne soient emportées. D'ailleurs, celui que le monde entier considère aujourd'hui comme le créateur du premier bateau à vapeur était présent aux essais du Charlotte.

dans le monde

Depuis sa jeunesse, le constructeur naval anglais rêvait d'un navire doté d'une machine à vapeur. Et maintenant, son rêve est devenu réalité. Après tout, l’invention des machines à vapeur a donné un nouvel élan à la construction navale. Avec l'envoyé américain R. Livingston, qui a pris en charge l'aspect matériel de la question, Fulton a repris le projet d'un navire équipé d'une machine à vapeur. C'était une invention complexe basée sur l'idée d'une hélice à rame. Sur les côtés du navire, il y avait des tuiles alignées, imitant de nombreux rames. Dans le même temps, les carreaux n’arrêtaient pas de se gêner les uns les autres et de se briser. Aujourd’hui, on peut facilement dire que le même effet aurait pu être obtenu avec seulement trois ou quatre panneaux. Mais du point de vue de la science et de la technologie de l’époque, il était irréaliste de voir cela. Les constructeurs navals ont donc connu une période beaucoup plus difficile.

En 1803, l'invention de Fulton est présentée au monde entier. Le paquebot se déplaçait lentement et uniformément le long de la Seine, frappant l'esprit et l'imagination de nombreux scientifiques et personnalités parisiens. Cependant, le gouvernement de Napoléon rejeta le projet et les constructeurs navals mécontents furent contraints de chercher fortune en Amérique.

C'est ainsi qu'en août 1807, le premier navire à vapeur au monde, le Claremont, propulsé par une puissante machine à vapeur (photo présentée), navigue le long de la baie d'Hudson. Beaucoup ne croyaient alors tout simplement pas au succès.

Le Claremont entreprend son voyage inaugural sans fret et sans passagers. Personne ne voulait voyager à bord d’un navire cracheur de feu. Mais déjà sur le chemin du retour, le premier passager est apparu - un agriculteur local qui a payé le billet six dollars. Il devient le premier passager de l'histoire de la compagnie maritime. Fulton était si ému qu'il a donné au casse-cou un tour de main gratuit sur toutes ses inventions.

Les possibilités d'utilisation de l'énergie vapeur étaient connues au début de notre ère. Ceci est confirmé par un appareil appelé aeolipile héronien, créé par l'ancien mécanicien grec Héron d'Alexandrie. L'invention ancienne peut être attribuée à la turbine à vapeur, dont la bille tournait sous l'effet de la force des jets de vapeur d'eau.

Il est devenu possible d’utiliser la vapeur pour faire fonctionner des moteurs au XVIIe siècle. Cette invention n’a pas été utilisée longtemps, mais elle a apporté une contribution significative au développement de l’humanité. De plus, l’histoire de l’invention des machines à vapeur est très fascinante.

Concept

Une machine à vapeur est constituée d'un moteur thermique à combustion externe, qui utilise l'énergie de la vapeur d'eau pour créer le mouvement mécanique d'un piston, qui à son tour fait tourner un arbre. La puissance d’une machine à vapeur se mesure généralement en watts.

Histoire des inventions

L'histoire de l'invention des machines à vapeur est liée à la connaissance de la civilisation grecque antique. Pendant longtemps, personne n’a utilisé les œuvres de cette époque. Au XVIe siècle, on tenta de créer une turbine à vapeur. Le physicien et ingénieur turc Takiyuddin al-Shami y a travaillé en Égypte.

L'intérêt pour ce problème réapparaît au XVIIe siècle. En 1629, Giovanni Branca propose sa propre version d'une turbine à vapeur. Cependant, les inventions ont perdu une grande quantité d’énergie. Les développements ultérieurs nécessitaient des conditions économiques appropriées, qui apparaîtront plus tard.

Denis Papin est considéré comme le premier à avoir inventé la machine à vapeur. L'invention était un cylindre avec un piston qui monte à cause de la vapeur et descend à cause de sa condensation. Les appareils de Savery et Newcomen (1705) avaient le même principe de fonctionnement. L'équipement était utilisé pour pomper l'eau des chantiers pendant l'exploitation minière.

Watt réussit finalement à améliorer l'appareil en 1769.

Inventions de Denis Papin

Denis Papin était médecin de formation. Né en France, il s'installe en Angleterre en 1675. Il est célèbre pour plusieurs de ses inventions. L’un d’eux est un autocuiseur, appelé « chaudron de Papen ».

Il a pu identifier la relation entre deux phénomènes, à savoir le point d'ébullition d'un liquide (l'eau) et la pression qui en résulte. Grâce à cela, il a créé un chaudron scellé, à l'intérieur duquel la pression a été augmentée, ce qui a fait bouillir l'eau plus tard que d'habitude et a augmenté la température de traitement des produits qui y étaient placés. Cela a augmenté la vitesse de cuisson.

En 1674, un inventeur médical créa un moteur à poudre. Son travail consistait dans le fait que lorsque la poudre à canon s'enflammait dans le cylindre, le piston se déplaçait. Un faible vide s'est formé dans le cylindre et la pression atmosphérique a remis le piston à sa place. Les éléments gazeux formés dans ce cas sortaient par la vanne et les autres étaient refroidis.

En 1698, Papen réussit à créer une unité utilisant le même principe, fonctionnant non pas avec de la poudre à canon, mais avec de l'eau. Ainsi, la première machine à vapeur fut créée. Malgré les progrès significatifs que l'idée aurait pu conduire, elle n'a pas apporté d'avantages significatifs à son inventeur. Cela était dû au fait qu'auparavant, un autre mécanicien, Savery, avait déjà breveté une pompe à vapeur et qu'à cette époque, aucune autre application n'avait encore été inventée pour de telles unités.

Denis Papin meurt à Londres en 1714. Malgré le fait qu'il ait inventé la première machine à vapeur, il a quitté ce monde dans le besoin et la solitude.

Inventions de Thomas Newcomen

L'Anglais Newcomen s'est avéré plus performant en termes de dividendes. Lorsque Papin crée sa machine, Thomas a 35 ans. Il a étudié attentivement le travail de Savery et Papin et a pu comprendre les défauts des deux conceptions. D'eux, il a pris toutes les meilleures idées.

Déjà en 1712, en collaboration avec le maître verrier et plombier John Culley, il créait son premier modèle. C'est ainsi que s'est poursuivie l'histoire de l'invention des machines à vapeur.

Le modèle créé peut être brièvement expliqué comme suit :

La conception combinait un cylindre vertical et un piston, comme celui de Papin.
La création de vapeur s'effectuait dans une chaudière séparée, qui fonctionnait sur le principe de la machine Savery.
L'étanchéité du cylindre à vapeur était obtenue grâce au cuir dont le piston était recouvert.

L'unité de Newcomen extrayait l'eau des mines en utilisant la pression atmosphérique. La machine était de grande taille et nécessitait une grande quantité de charbon pour fonctionner. Malgré ces défauts, le modèle de Newcomen fut utilisé dans les mines pendant un demi-siècle. Il a même permis la réouverture de mines abandonnées en raison des inondations des nappes phréatiques.

En 1722, l'idée de Newcomen prouva son efficacité en pompant l'eau d'un navire à Cronstadt en seulement deux semaines. Un système d'éolienne pourrait le faire en un an.

En raison du fait que la machine a été créée sur la base de versions antérieures, le mécanicien anglais n'a pas pu obtenir de brevet pour celle-ci. Les concepteurs ont tenté d’utiliser l’invention pour déplacer un véhicule, mais sans succès. L’histoire de l’invention des machines à vapeur ne s’est pas arrêtée là.

L'invention de Watt

James Watt a été le premier à inventer un équipement compact mais suffisamment puissant. La machine à vapeur était la première du genre. Un mécanicien de l'Université de Glasgow commença à réparer l'unité à vapeur de Newcomen en 1763. Grâce à la réparation, il a compris comment réduire la consommation de carburant. Pour ce faire, il était nécessaire de maintenir le cylindre dans un état constamment chauffé. Cependant, la machine à vapeur de Watt ne pouvait pas être prête tant que le problème de la condensation de la vapeur n'était pas résolu.

La solution est venue lorsqu'un mécanicien passait devant les blanchisseries et a remarqué des nuages de vapeur s'échappant de sous les couvercles des chaudières. Il s’est rendu compte que la vapeur est un gaz et qu’elle doit se déplacer dans un cylindre à pression réduite.

En scellant l’intérieur du cylindre à vapeur avec une corde de chanvre imbibée d’huile, Watt a pu éliminer la pression atmosphérique. C’était un grand pas en avant.

En 1769, un mécanicien a reçu un brevet selon lequel la température du moteur dans une machine à vapeur serait toujours égale à la température de la vapeur. Cependant, les choses ne se sont pas déroulées aussi bien que prévu pour l’inventeur malchanceux. Il a été contraint de mettre le brevet en gage pour ses dettes.

En 1772, il rencontre Matthew Bolton, un riche industriel. Il a acheté et restitué les brevets de Watt. L'inventeur est retourné au travail, soutenu par Bolton. En 1773, la machine à vapeur de Watt fut testée et démontra qu'elle consommait beaucoup moins de charbon que ses homologues. Un an plus tard, la production de ses voitures débute en Angleterre.

En 1781, l'inventeur réussit à breveter sa prochaine création : une machine à vapeur pour entraîner des machines industrielles. À terme, toutes ces technologies permettront de déplacer des trains et des bateaux à vapeur grâce à la vapeur. Cela changera complètement la vie d'une personne.

L'une des personnes qui ont changé la vie de nombreuses personnes est James Watt, dont la machine à vapeur a accéléré le progrès technologique.

L'invention de Polzunov

La conception de la première machine à vapeur, capable d’alimenter divers mécanismes de travail, a été créée en 1763. Il a été développé par le mécanicien russe I. Polzunov, qui travaillait dans les usines minières de l'Altaï.

Le chef des usines a été familiarisé avec le projet et a reçu le feu vert pour créer l'appareil depuis Saint-Pétersbourg. La machine à vapeur de Polzunov a été reconnue et les travaux de sa création ont été confiés à l'auteur du projet. Ce dernier souhaitait d'abord assembler le modèle en miniature afin d'identifier et d'éliminer d'éventuels défauts non visibles sur le papier. Cependant, il reçut l'ordre de commencer la construction d'une machine grande et puissante.

Polzunov disposait d'assistants, dont deux étaient en mécanique et deux étaient nécessaires pour effectuer des travaux auxiliaires. Il a fallu un an et neuf mois pour créer la machine à vapeur. Lorsque la machine à vapeur de Polzunov fut presque prête, il tomba malade de consomption. Le créateur est décédé quelques jours avant les premiers tests.

Toutes les actions dans la machine se déroulaient automatiquement ; elle pouvait fonctionner en continu. Cela fut prouvé en 1766, lorsque les étudiants de Polzunov effectuèrent les derniers tests. Un mois plus tard, l'équipement était mis en service.

La machine a non seulement récupéré l'argent dépensé, mais a également généré des bénéfices pour ses propriétaires. À l’automne, la chaudière a fui et les travaux ont été arrêtés. L'unité pouvait être réparée, mais cela n'intéressait pas la direction de l'usine. La voiture a été abandonnée et une décennie plus tard, elle a été démontée car inutile.

Principe de fonctionnement

Une chaudière à vapeur est nécessaire pour faire fonctionner l’ensemble du système. La vapeur qui en résulte se dilate et appuie sur le piston, entraînant le mouvement des pièces mécaniques.

Le principe de fonctionnement peut être mieux étudié à l'aide de l'illustration ci-dessous.

Sans entrer dans les détails, le travail d’une machine à vapeur consiste à convertir l’énergie de la vapeur en mouvement mécanique d’un piston.

Efficacité

L'efficacité d'une machine à vapeur est déterminée par le rapport entre le travail mécanique utile et la quantité de chaleur dépensée contenue dans le carburant. L’énergie libérée dans l’environnement sous forme de chaleur n’est pas prise en compte.

L'efficacité d'une machine à vapeur se mesure en pourcentage. L'efficacité pratique sera de 1 à 8 %. S'il y a un condenseur et que le trajet d'écoulement est élargi, ce chiffre peut augmenter jusqu'à 25 %.

Avantages

Le principal avantage des équipements à vapeur est que la chaudière peut utiliser n'importe quelle source de chaleur, à la fois le charbon et l'uranium, comme combustible. Cela le distingue considérablement d'un moteur à combustion interne. Selon le type de ce dernier, un certain type de carburant est requis.

L’histoire de l’invention des machines à vapeur a montré des avantages qui sont encore perceptibles aujourd’hui, puisque l’énergie nucléaire peut être utilisée pour son équivalent vapeur. Un réacteur nucléaire lui-même ne peut pas convertir son énergie en travail mécanique, mais il est capable de générer de grandes quantités de chaleur. C’est ce qui sert à générer de la vapeur, qui mettra la voiture en mouvement. L'énergie solaire peut être utilisée de la même manière.

Les locomotives à vapeur fonctionnent bien à haute altitude. L'efficacité de leur travail ne souffre pas de la faible pression atmosphérique en montagne. Les locomotives à vapeur sont encore utilisées dans les montagnes d'Amérique latine.

En Autriche et en Suisse, de nouvelles versions de locomotives à vapeur fonctionnant à la vapeur sèche sont utilisées. Ils font preuve d’une grande efficacité grâce à de nombreuses améliorations. Ils ne nécessitent aucun entretien et consomment des fractions de pétrole léger comme carburant. En termes d'indicateurs économiques, elles sont comparables aux locomotives électriques modernes. Dans le même temps, les locomotives à vapeur sont beaucoup plus légères que leurs homologues diesel et électriques. C'est un gros avantage dans les zones montagneuses.

Défauts

Les inconvénients incluent tout d'abord une faible efficacité. A cela s'ajoute l'encombrement de la conception et la faible vitesse. Cela est devenu particulièrement visible après l’avènement du moteur à combustion interne.

Application

On sait déjà qui a inventé la machine à vapeur. Reste à savoir où ils ont été utilisés. Jusqu’au milieu du XXe siècle, les machines à vapeur étaient utilisées dans l’industrie. Ils étaient également utilisés pour le transport ferroviaire et à vapeur.

Usines qui exploitaient des machines à vapeur :

sucre;
correspondre;
Papeteries;
textile;
entreprises alimentaires (dans certains cas).

Les turbines à vapeur font également partie de cet équipement. Les générateurs d'électricité fonctionnent toujours avec leur aide. Environ 80 % de l’électricité mondiale est produite à l’aide de turbines à vapeur.

À une certaine époque, différents types de transports propulsés par une machine à vapeur ont été créés. Certains n'ont pas pris racine en raison de problèmes non résolus, tandis que d'autres continuent de fonctionner aujourd'hui.

Transport à vapeur :

voiture;
tracteur;
excavatrice;
avion;
locomotive;
navire;
tracteur.

C'est l'histoire de l'invention des machines à vapeur. Considérons brièvement un exemple réussi de voiture de course Serpolle, créée en 1902. Il a établi un record du monde de vitesse de 120 km/h sur terre. C'est pourquoi les voitures à vapeur étaient compétitives par rapport à leurs homologues électriques et à essence.

Ainsi, aux États-Unis, en 1900, c'est aux États-Unis que l'on produisait le plus de machines à vapeur. On les trouvait sur les routes jusque dans les années trente du XXe siècle.

La plupart de ces moyens de transport sont devenus impopulaires après l'avènement du moteur à combustion interne, dont le rendement est bien supérieur. Ces voitures étaient plus économiques, tout en étant légères et rapides.

Steampunk comme tendance de l'ère des machines à vapeur

En parlant de machines à vapeur, je voudrais mentionner une tendance populaire : le steampunk. Le terme se compose de deux mots anglais : « steam » et « protest ». Le Steampunk est un type de science-fiction qui se déroule dans la seconde moitié du XIXe siècle dans l'Angleterre victorienne. Cette période de l’histoire est souvent appelée l’ère de la vapeur.

Toutes les œuvres ont une particularité : elles racontent la vie dans la seconde moitié du XIXe siècle, le style de narration rappelle le roman de H. G. Wells « The Time Machine ». Les histoires décrivent les paysages urbains, les bâtiments publics et la technologie. Une place particulière est accordée aux dirigeables, aux voitures anciennes et aux inventions bizarres. Toutes les pièces métalliques étaient fixées avec des rivets, car le soudage n'était pas encore utilisé.

Le terme « steampunk » est né en 1987. Sa popularité est associée à l'apparition du roman « The Difference Engine ». Il a été écrit en 1990 par William Gibson et Bruce Sterling.

Au début du XXIe siècle, plusieurs films célèbres sortent dans ce sens :

"Machine à remonter le temps";
"La Ligue des Gentlemen Extraordinaires";
"Van Helsing".

Les précurseurs du steampunk incluent les œuvres de Jules Verne et de Grigori Adamov. L'intérêt pour cette tendance se manifeste de temps en temps dans toutes les sphères de la vie - du cinéma aux vêtements de tous les jours.

L’homme n’a pu mettre la vapeur au service de l’humanité qu’à la toute fin du XVIIe siècle. Mais même au début de notre ère, le mathématicien et mécanicien grec ancien Héron d'Alexandrie a clairement montré qu'on peut et doit être ami avec la vapeur. L'aeolipile de Geronovsky en a été une confirmation claire. En fait, la première turbine à vapeur - une boule qui tournait avec la puissance de jets de vapeur d'eau. Malheureusement, de nombreuses inventions étonnantes des anciens Grecs ont été oubliées pendant de nombreux siècles. Ce n'est qu'au XVIIe siècle qu'on trouve une description de quelque chose qui ressemble à une machine à vapeur. Le Français Salomon de Caus, qui fut autrefois constructeur et ingénieur pour Frédéric V du Palatinat, décrit dans son essai de 1615 une boule de fer creuse avec deux tubes : un recevant et un libérant du liquide. Si vous remplissez la boule d'eau et la chauffez, l'eau commencera à monter vers le haut à travers le deuxième tube, obéissant à l'influence des vapeurs. En 1663, l'Anglais Edward Somerset, marquis de Worchester, écrivit une brochure dans laquelle il parlait d'une machine capable de soulever l'eau vers le haut. Dans le même temps, Somerset a reçu un brevet (« privilège ») pour la machine décrite. Comme on le voit, toutes les pensées des inventeurs du New Age tournaient autour du pompage de l'eau des mines et des mines, ce qui, il faut le noter, découlait d'une tâche urgente. Il n'est donc pas surprenant que les trois inventeurs suivants, évoqués ci-dessous, se soient également principalement préoccupés de créer une machine à vapeur pour pomper l'eau. Vers la toute fin du XVIIe siècle, deux personnes en Europe ont travaillé plus efficacement pour dompter la vapeur : Denis Papin et Thomas Savery.

La voiture "de feu" de Savery.

Le 2 juillet 1698, l'Anglais Savery reçoit un brevet pour une machine permettant de pomper l'eau des mines. Le brevet disait : « Le privilège est revendiqué à Thomas Savery pour avoir testé seul une invention nouvelle pour faire monter l'eau, faire tourner toutes sortes de moulins par la force du feu, ce qui sera très important pour drainer les mines, alimenter les villes en eau et faire tourner toutes sortes de moulins. des moulins. » Un prototype appelé Fire Engine a été exposé à la Royal Scientific Society de Londres en 1699. La machine de Savery fonctionnait de cette manière : un réservoir scellé était rempli de vapeur, puis la surface extérieure du réservoir était refroidie avec de l'eau froide, ce qui provoquait la condensation de la vapeur, créant un vide partiel dans le réservoir. Ensuite, l'eau du fond du puits était aspirée dans le réservoir par le tuyau d'admission et, après l'introduction d'une nouvelle portion de vapeur, elle était expulsée par le tuyau de sortie. Il convient de noter que l'invention de Savery était similaire à la machine de Somerset, et beaucoup pensent que Savery s'est directement inspiré de cette dernière. Malheureusement, la machine « fougueuse » de Savery avait ses défauts. Le plus important d'entre eux est l'incapacité de faire monter l'eau à une profondeur supérieure à 15 mètres, même si à cette époque il existait déjà des mines dont la profondeur dépassait 100 mètres. De plus, la voiture consommait beaucoup de carburant, ce qui n'était même pas justifié par la proximité d'une grande quantité de charbon à la mine. Le Français Denis Papin, médecin de formation, s'installe à Londres en 1675. Papen a fait plusieurs découvertes qui ont inscrit à jamais son nom dans l'histoire. Pour commencer, Papen invente une cocotte minute - « Papen's Cauldron ». L'ancien médecin a pu établir la relation entre la pression et le point d'ébullition de l'eau. Une chaudière scellée avec une soupape de sécurité, en raison de l'augmentation de la pression à l'intérieur, faisait bouillir l'eau beaucoup plus tard, de sorte que la température de traitement des produits augmentait et ces derniers étaient cuits plusieurs fois plus rapidement. En 1674, Papin crée un moteur à poudre : la poudre à canon est allumée dans un cylindre, provoquant le mouvement du piston à l'intérieur du cylindre. Un «lot» de gaz était libéré du cylindre par une vanne spéciale et l'autre était refroidi. Un vide (bien que faible) s'est formé dans le cylindre et la pression atmosphérique a poussé le piston vers le bas. En 1698, Papin a inventé une machine à vapeur utilisant de l'eau chauffée à l'intérieur d'un cylindre vertical : la vapeur résultante faisait monter le piston. Le cylindre a ensuite été refroidi avec de l'eau, la vapeur s'est condensée et un vide a été créé. La même pression atmosphérique a poussé le piston vers le bas. Malgré la progressivité de sa machine (présence d'un piston), Papin ne parvint pas à en tirer de dividendes significatifs, puisque Savery breveta une pompe à vapeur, et qu'il n'y avait pas d'autres applications pour les machines à vapeur à cette époque (bien que le brevet de Savery indiquait le possibilité de « broyeurs rotatifs »). En 1714, dans la capitale de l’Empire britannique, Papen mourut dans la pauvreté et la solitude. Un autre Anglais, Thomas Newcomen, né en 1663, connut beaucoup plus de succès. Newcomen a lu attentivement les travaux de Savery et de Papin, c'est pourquoi il a pu comprendre les points faibles des machines précédentes, tout en en tirant le meilleur. En 1712, avec le verrier et plombier John Calley, il construisit sa première machine à vapeur. Elle utilisait un cylindre vertical avec un piston, comme la machine de Papin. Cependant, la vapeur était générée dans une chaudière à vapeur séparée, ce qui était similaire au principe de fonctionnement de la machine à incendie de Savery. L'étanchéité à l'intérieur du cylindre à vapeur était renforcée par une peau fixée autour du piston. La machine de Newcomen était également à vapeur atmosphérique, c'est-à-dire La montée des eaux de la mine s'est réalisée sous l'influence de la pression atmosphérique. Il était assez volumineux et « mangeait » beaucoup de charbon. Néanmoins, la machine de Newcomen apportait des avantages pratiques incomparablement plus nombreux, raison pour laquelle elle fut utilisée dans les mines pendant près d’un demi-siècle. En Angleterre, par exemple, il a permis la réouverture de mines abandonnées et inondées par les eaux souterraines. Et un autre exemple frappant de l’efficacité de la machine de Newcomen : en 1722 à Cronstadt, dans une cale sèche, l’eau était pompée d’un navire en deux semaines, alors qu’avec un système de pompage obsolète utilisant des moulins à vent, cela aurait pris un an. Malgré tout cela, Thomas Newcomen n'a pas obtenu de brevet pour sa machine à vapeur à cause du brevet de Savery. La possibilité d'utiliser la machine à vapeur de Newcomen pour propulser un véhicule a été envisagée par les concepteurs, notamment pour entraîner une roue à aubes sur un navire. Cependant, les tentatives n’ont pas abouti. James Watt a eu la chance d'inventer une machine à vapeur compacte mais puissante. En 1763, Watt, mécanicien à l'Université de Glasgow, fut chargé de réparer la machine à vapeur de Newcomen. Au cours du processus de réparation, Watt a l'idée suivante : le cylindre de la machine à vapeur doit être maintenu constamment chauffé, ce qui réduira considérablement la consommation de carburant. Il ne restait plus qu'à comprendre comment condenser la vapeur dans ce cas. Watt s'en est rendu compte alors qu'il faisait son exercice du soir près des blanchisseries. Voyant des nuages de vapeur tenter de s'échapper sous les couvercles de la chaudière, l'inventeur s'est soudain rendu compte que la vapeur est un gaz et qu'elle doit se déplacer dans un cylindre à pression réduite. Watt aborde le sujet de manière décisive. Il utilise une pompe à eau et des tubes métalliques, à partir desquels la pompe pompera de l'eau et de la vapeur, créant une pression réduite dans cette dernière, et celle-ci, des tubes, commencera à être transférée vers le cylindre de travail de la machine à vapeur. Pour le coup de moteur, Watt utilise la pression de la vapeur, abandonnant ainsi la pression atmosphérique, ce qui constitue un grand pas en avant. A cet effet, pour empêcher la vapeur de passer entre le cylindre et le piston, une corde de chanvre imbibée d'huile était enroulée autour du piston le long de rainures spéciales. Cette méthode a permis d'obtenir une étanchéité assez élevée à l'intérieur du cylindre à vapeur. En 1769, Watt reçut un brevet pour « la création d'une machine à vapeur dans laquelle la température de la machine sera toujours égale à la température de la vapeur, bien que la vapeur soit refroidie à une température inférieure à cent degrés ». En 1772, James Watt rencontre l'industriel Matthew Bolton. Ce riche monsieur a acheté et restitué à Watt tous ses brevets, que l'inventeur malchanceux a été contraint de mettre en gage pour ses dettes. Avec le soutien de Bolton, le travail de Watt s'est accéléré. Déjà en 1773, Watt testait sa machine à vapeur ; elle remplissait la même fonction qu'une pompe à vapeur, mais nécessitait beaucoup moins de charbon. Voyant les avantages évidents de la machine de Watt, Bolton ouvrit une entreprise avec l'inventeur pour produire des machines à vapeur et, en 1774, leur production commença en Angleterre. La vente de machines à vapeur se déroulait si bien que Bolton souhaitait construire un nouvel atelier de laminage, pour lequel il demanda à Watt de créer une machine à vapeur spéciale pour entraîner les machines à rouler. Watt s’acquitte de cette tâche avec brio et, en 1781, il fait breveter une machine à vapeur « permettant de se déplacer autour d’un axe dans le but d’entraîner d’autres machines ». Ainsi est née la première machine à vapeur, non pas pour faire monter l’eau du fond des mines, mais pour mettre les machines en mouvement. La nouvelle machine de Watt présentait un certain nombre d'améliorations. Par exemple, un régulateur pour une rotation uniforme de l'arbre principal d'une machine à vapeur, ainsi qu'un mécanisme planétaire pour créer un mouvement circulaire. Watt invente ce dernier car le brevet actuel ne lui permet pas d'utiliser le mécanisme à manivelle. Mais en 1784, Watt réussit toujours à obtenir l'autorisation d'utiliser un mécanisme à manivelle dans une machine à vapeur. Ainsi, la première machine à vapeur universelle au monde, créée par Watt, commença à entraîner des machines industrielles, annonçant l'avènement de l'ère des machines à vapeur. Très bientôt, la vapeur commencera à déplacer les bateaux à vapeur et les trains, grâce à quoi la vie humaine changera radicalement. Les énormes mérites de James Watt ne sont pas passés inaperçus auprès de la postérité - en 1819, sur ordre du Parlement anglais, un monument en marbre a été érigé en l'honneur du grand inventeur dans l'abbaye de Westminster. On pense que le premier bateau à vapeur a été construit par l'Américain Robert Fulton en 1807 - son bateau à roue à aubes s'appelait le Claremont. Au début, Fulton a essayé d'utiliser de la vapeur pour propulser les rames, mais s'est ensuite tourné vers l'idée plus réussie d'une roue. Fulton a effectué seul son premier voyage sur le Claremont, car les habitants des environs ont catégoriquement refusé de monter à bord du navire « diaboliquement » fumant. Mais sur le chemin du retour à Fulton, un homme courageux est néanmoins devenu accro, pour lequel il a reçu de l'inventeur le droit de voyager gratuitement à vie sur le Claremont. Ensuite, les voyages du navire Fulton sont devenus monnaie courante : le Claremont transportait des personnes le long du fleuve Hudson, de New York à Albany, atteignant une vitesse d'environ 5 nœuds (9 km/h). Le premier bateau à vapeur à vis a été construit en 1838 par l'Anglais Francis Smith. L'utilisation d'hélices au lieu de roues à aubes a permis d'améliorer considérablement les performances des bateaux à vapeur. Les voiles auxiliaires disparaissent progressivement sur les bateaux à vapeur (rappelons qu'en 1819 le bateau à vapeur américain Savannah traversait l'océan Atlantique principalement à l'aide de voiles), et au début du 20e siècle, les voiliers eux-mêmes devenaient de l'histoire ancienne. La première locomotive à vapeur a été construite par le Britannique Richard Trevithick. Il s'agissait d'un wagon à vapeur se déplaçant sur des rails à une vitesse de 7 km/h et transportant un train pesant 7 tonnes. En 1804, un petit chemin de fer fut construit à Londres pour tester la locomotive à vapeur Trevithick. À notre époque, les bateaux à vapeur et les locomotives à vapeur sont depuis longtemps devenus une curiosité historique, que l'on retrouve cependant dans de nombreux pays. Ainsi, en Norvège, sur le lac Mjøs, le plus ancien bateau à aubes du monde, le Skibladner, construit en 1856, est toujours en activité. À leur tour, les locomotives à vapeur sont activement utilisées dans les pays du tiers monde, ce qui signifie que la vapeur sert toujours fidèlement l'humanité.

"Chariot à vapeur" de Cugno.

Les voitures à vapeur constituent une étape distincte dans l’histoire de la vapeur. La première voiture à vapeur en état de marche (« chariot à vapeur ») a été construite par le Français Nicolas-Joseph Cugot (Cugot) en 1769. C'était un chariot très lourd, pesant plus d'une tonne, que deux personnes pouvaient à peine manipuler. Esthétiquement, la voiture n'était pas très belle - la chaudière, comme une marmite sur une poignée, était placée devant le véhicule. Le « chariot » de Cugno développait une vitesse d'environ 2 à 4 km/h et pouvait transporter jusqu'à 3 tonnes de marchandises. Son fonctionnement était difficile : pour maintenir la pression de la vapeur, qui diminuait rapidement, il fallait arrêter et allumer le foyer tous les quarts d'heure. Finalement, lors de l'essai suivant, Cugnot et le pompier (d'ailleurs, pompier en français sonne comme « chauffeur », d'où vient le mot « chauffeur ») ont eu un accident dans un virage serré, provoquant la chaudière. exploser, provoquant du bruit dans tout Paris. Cunho a construit une nouvelle « charrette », mais elle n’a pas atteint les masses. En 1794, il fut remis au musée. Un autre Français, Léon Serpollet, a apporté une contribution significative au développement des machines à vapeur. En 1875, il crée une voiture à vapeur petite mais puissante. Léon a décidé qu'il valait mieux chauffer l'eau non pas dans une chaudière, mais dans des tubes chauffés, où elle se transforme très rapidement en vapeur. Le premier véhicule fonctionnel de Serpolle était une voiture à deux places et à trois roues en bois. Au début, la police interdisait aux Français de voyager même la nuit, mais en 1888, elle céda finalement et délivra un document officiel autorisant le voyage. Serpollet ne s'arrête pas là. Au lieu du charbon, il commence à utiliser du combustible liquide, qui alimente deux brûleurs. En 1900, il ouvre une entreprise avec l'Américain Frank Gardner - Gardner-Serpollet. En 1902, Serpollet créa une voiture de course à vapeur et établit avec elle un record du monde de vitesse sur terre à Nice - 120,77 km/h. Il n'est pas surprenant qu'à cette époque, les voitures à vapeur rivalisaient avec succès avec leurs homologues à essence et électriques. Les premières ont prospéré surtout aux États-Unis, où, par exemple, en 1900, 1 690 voitures à vapeur, 1 585 voitures électriques et seulement 936 voitures à essence ont été produites. Les voitures à vapeur furent utilisées aux États-Unis jusque dans les années 1930. Dans la première moitié du XIXe siècle, des tracteurs à vapeur furent également construits, notamment à chenilles. Cependant, le rendement des machines à vapeur n'était que de 5 %. C’est pour cette raison qu’au début du XXe siècle, les moteurs à vapeur des voitures ont été remplacés par des moteurs à combustion interne. Grâce à leur aide, les voitures sont devenues plus économiques, plus légères et plus rapides. Il est impossible de ne pas évoquer d’autres utilisations de la vapeur, moins réussies, à la fin du XIXe et au début du XXe siècle. L'utilisation généralisée des bateaux à vapeur, des locomotives à vapeur et des voitures à vapeur a incité les inventeurs à penser que la vapeur pourrait être utilisée dans l'aviation et l'armée. Hélas, la vapeur n’était pas utile dans ces domaines. Bien qu'au milieu du 19ème siècle, il y ait eu plusieurs tentatives pour créer des avions équipés d'une machine à vapeur. L'Anglais William Henson a construit la carridge à vapeur Ariel, dotée d'une machine à vapeur d'une puissance de 25 à 30 ch, qui entraînait des hélices d'un diamètre de 3,05 m. Pour réduire le poids de la machine, la chaudière conventionnelle a été remplacée par un système. de cuves de forme conique à l'aide d'un condenseur à air. En 1844-1847, Henson teste ses avions sans succès. Ils se sont tous terminés sans succès. Mais déjà en 1848, John Stringfellow construisit enfin un avion qui décollait du sol, mais pas pour longtemps. L'apothéose de la «ferry mania» dans l'industrie aéronautique était l'avion Hayrem Stevens Maxim, doté d'un moteur à vapeur d'une puissance de 360 ch et dont la taille pouvait être comparée à une maison à deux étages. Il n’est pas surprenant que l’avion de Maxim se soit effondré du jour au lendemain, comme tous les rêves humains de conquête des airs à l’aide de la vapeur. Cependant, notons qu'en 1896, l'Américain Samuel Pierpont Langley a néanmoins construit un avion avec une machine à vapeur, qui a volé environ un kilomètre sans pilote jusqu'à manquer de carburant. Langley a appelé sa création un « aérodrome » (traduit du grec ancien par « courir dans les airs »). Cependant, au début du XXe siècle, il était clair pour tout le monde que les moteurs à vapeur encombrants n'étaient pas adaptés à l'aéronautique, d'autant plus qu'à cette époque les moteurs à essence avaient fait leurs preuves dans les avions - le 17 décembre 1903, le célèbre avion des frères Wright , équipé d'un moteur à essence, est apparu dans le ciel. Les choses n'allaient pas mieux avec la vapeur dans l'armée. Mais Léonard de Vinci lui-même a décrit un canon qui tirait des projectiles avec la seule force du feu et de l'eau. Le grand florentin suggérait qu'un long baril de cuivre muni d'un noyau, placé dans un four à une extrémité, pouvait éjecter un projectile si un peu d'eau était injecté dans le compartiment situé derrière le noyau lorsque le tube devenait très chaud. Leonardo pensait que l'eau à une température aussi élevée s'évaporerait très rapidement et, devenant un analogue de la poudre à canon, pousserait le boulet de canon à grande vitesse. Il convient de noter que l'idée du pistolet à vapeur est attribuée à Archimède. Les manuscrits anciens mentionnent que lors du siège de Syracuse en 212 avant JC, les navires romains tiraient au canon. Mais il n’y avait pas de poudre à canon en Europe à l’époque ! Et Léonard de Vinci a suggéré qu'Archimède, dont les appareils défendaient Syracuse, possédait des canons à vapeur. L'ingénieur grec Ionis Sakkas a décidé de tester cette idée de Vinci. Il construisit un canon en bois, à l'arrière duquel était fixée une chaudière chauffée à 400°C. Comme l'a suggéré Léonard de Vinci, l'eau était fournie à une vanne spéciale qui, s'évaporant instantanément, se transformait en vapeur dans le baril, provoquant le vol du noyau de béton des expériences de Sakkas à une distance de 30 à 40 m. participants à la série télévisée « MythBusters », mais sans le succès de Sakkas. Au XIXe siècle, la vapeur fut à nouveau utilisée, mais il n'était pas possible de créer une arme véritablement prête au combat (un canon ou une mitrailleuse). En 1826-1829, l'ingénieur-colonel russe du Corps des chemins de fer A. Karelin a fabriqué un pistolet à vapeur expérimental en cuivre à 7 lignes (17,5 mm). Le tir a été effectué avec des balles à billes utilisant de la vapeur d'eau, la cadence de tir a atteint 50 coups par minute. Mais les essais effectués en 1829 n'impressionnèrent pas le « comité de sélection », qui jugeait l'arme trop compliquée pour une utilisation sur le terrain. A la fin de cet article, il est impossible de ne pas évoquer le steampunk (anglais : "steampunk", de "steam" - "steam" et "punk" - "protest"). Cette direction de la science-fiction décrit l'ère de la vapeur de l'Angleterre victorienne (seconde moitié du 19e siècle) et du début du capitalisme (début du 20e siècle). Les paysages urbains, les personnages, les humeurs du public, etc. sont décrits en conséquence. Le terme lui-même est apparu en 1987. Le genre steampunk a gagné en popularité après la parution du roman « The Difference Engine » de William Gibson et Bruce Sterling (1990). Les précurseurs du steampunk peuvent s'appeler Jules Verne et Grigori Adamov. Il y a eu de nombreux films steampunk ces dernières années, dont les plus célèbres sont Wild Wild West (1999), The Time Machine (2002), The League of Extraordinary Gentlemen (2003) et Van Helsing (2004). Le dieselpunk est chronologiquement adjacent au steampunk - un genre qui décrit le monde technologique des années 20-50 du 20e siècle, très proche, il faut le noter, du monde techno du début du 20e siècle. Article publié le 19/05/2014 05:36 Dernière modification le 19/05/2014 05:58

L'histoire du développement de la machine à vapeur est décrite de manière suffisamment détaillée dans cet article. Voici les solutions et inventions les plus célèbres de 1672-1891.

Premiers développements.

Commençons par le fait qu'au XVIIe siècle, la vapeur a commencé à être considérée comme un moyen de propulsion, toutes sortes d'expériences ont été réalisées avec elle et ce n'est qu'en 1643 qu'Evangelista Torricelli a découvert l'effet de puissance de la pression de la vapeur. Christian Huygens, 47 ans plus tard, conçoit la première machine motrice, alimentée par l'explosion de poudre à canon dans un cylindre. Il s'agissait du premier prototype de moteur à combustion interne. La machine de prise d'eau de l'abbé Hautefey repose sur un principe similaire. Bientôt, Denis Papin décida de remplacer la force de l'explosion par la force moins puissante de la vapeur. En 1690, il construisit première machine à vapeur, également connue sous le nom de chaudière à vapeur.

Il s'agissait d'un piston qui, à l'aide de l'eau bouillante, se déplaçait vers le haut dans le cylindre et, en raison du refroidissement ultérieur, retombait - c'est ainsi que la force était créée. L'ensemble du processus s'est déroulé de cette manière : un four était placé sous le cylindre, qui servait en même temps de marmite bouillante ; Lorsque le piston était en position haute, le four reculait pour faciliter le refroidissement.

Plus tard, deux Anglais, Thomas Newcomen et Cowley, l'un forgeron, l'autre vitrier, améliorèrent le système en séparant la chaudière et le cylindre et en ajoutant un réservoir d'eau froide. Ce système fonctionnait par des vannes ou des robinets, un pour la vapeur et un pour l'eau, qui étaient alternativement ouverts et fermés. Ensuite, l'Anglais Beighton a reconstruit la commande des vannes pour en faire une véritable commande d'horloge.

Application des machines à vapeur dans la pratique.

La machine de Newcomen se fait rapidement connaître partout et est notamment améliorée par le système à double action développé par James Watt en 1765. Maintenant Machine à vapeur s'est avéré suffisamment complet pour être utilisé dans des véhicules, même si, en raison de ses dimensions, il était mieux adapté aux installations fixes. Watt a également proposé ses inventions dans l'industrie ; il construisit également des machines pour les usines textiles.

La première machine à vapeur utilisée comme moyen de transport a été inventée par le Français Nicolas Joseph Cugnot, ingénieur et stratège militaire amateur. En 1763 ou 1765, il crée une voiture pouvant transporter quatre passagers à une vitesse moyenne de 3,5 et une vitesse maximale de 9,5 km/h. La première tentative a été suivie d'une seconde : un véhicule est apparu pour transporter des armes. Naturellement, il a été testé par l'armée, mais en raison de l'impossibilité de fonctionnement à long terme (le cycle de fonctionnement continu de la nouvelle machine ne dépassait pas 15 minutes), l'inventeur n'a pas reçu le soutien des autorités et des financiers. Pendant ce temps, la machine à vapeur était améliorée en Angleterre. Après plusieurs tentatives infructueuses de Moore, William Murdoch et William Symington basées sur la voiture de Watt, le véhicule ferroviaire de Richard Travisick, commandé par une mine de charbon galloise, est apparu. Un inventeur actif est venu au monde : des mines souterraines, il est sorti du sol et a présenté à l'humanité en 1802 une puissante voiture de tourisme qui atteignait une vitesse de 15 km/h sur un terrain plat et de 6 km/h sur une colline.

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Les véhicules à vapeur sont de plus en plus utilisés aux États-Unis : Nathan Reed surprend les habitants de Philadelphie en 1790 avec son modèle de voiture à vapeur. Cependant, son compatriote Oliver Evans est devenu encore plus célèbre, qui, quatorze ans plus tard, a inventé le véhicule amphibie. Après les guerres napoléoniennes, durant lesquelles les « expérimentations automobiles » n'ont pas été réalisées, les travaux ont repris sur invention et amélioration de la machine à vapeur. En 1821, il pouvait être considéré comme parfait et tout à fait fiable. Depuis, chaque avancée dans le domaine des véhicules à vapeur a définitivement contribué au développement des automobiles du futur.

En 1825, Sir Goldsworth Gurney organisa la première ligne de passagers sur un tronçon de 171 km reliant Londres à Bath. Parallèlement, il utilise une voiture qu'il a brevetée et qui était équipée d'une machine à vapeur. C'est le début de l'ère des transports routiers à grande vitesse, qui ont cependant disparu en Angleterre, mais se sont répandus en Italie et en France. Ces véhicules atteignent leur apogée avec l'apparition en 1873 du "Reverance" d'Amédée Ballet pesant 4 500 kg et du "Mancel", plus compact, pesant un peu plus de 2 500 kg et atteignant une vitesse de 35 km/h. Tous deux étaient les précurseurs du type de technologie de performance qui est devenue caractéristique des premières « vraies » voitures. Malgré la vitesse élevée efficacité des machines à vapeurétait très petit. C'est Bolle qui a breveté le premier système de direction fonctionnel, et il a si bien disposé les commandes et les éléments de commande que nous pouvons encore le voir aujourd'hui sur le tableau de bord.

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Malgré les énormes progrès réalisés dans le développement du moteur à combustion interne, la puissance de la vapeur assurait toujours un fonctionnement plus régulier et plus fluide de la voiture et avait donc de nombreux partisans. Comme Bolle, qui construisit d'autres voitures légères, comme la Rapide en 1881 avec une vitesse de 60 km/h, la Nouvelle en 1873, qui avait un essieu avant à suspension indépendante, Léon Chevrolet lança plusieurs voitures entre 1887 et 1907 avec un générateur de vapeur léger et compact, breveté par lui en 1889. De Dion-Bouton, fondée à Paris en 1883, a produit des voitures à vapeur pendant les dix premières années de son existence et a remporté un succès important dans ce domaine : ses voitures ont remporté la course Paris-Rouen en 1894.

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Le succès de Panhard et Levassor dans l'utilisation de l'essence a cependant conduit De Dion à se tourner vers les moteurs à combustion interne. Lorsque les frères Bolle reprirent l'entreprise de leur père, ils firent de même. Puis Chevrolet a reconstruit sa production. Les voitures à vapeur disparaissaient de plus en plus vite de l’horizon, alors qu’elles étaient utilisées aux États-Unis avant 1930. A ce moment précis, la production s'est arrêtée et invention des machines à vapeur