Tvaika dzinēji un rūpnieciskā revolūcija

Tvaika dzinējs, ko izmanto atsevišķi vai kā vilciena daļu, ir rūpnieciskās revolūcijas ikoniskais izgudrojums. Eksperimenti septiņpadsmitajā gadsimtā līdz deviņpadsmitā vidus pārvērtās tehnoloģijā, kas darbināja milzīgas rūpnīcas, ļāva dziļākām mīnām un pārvietoja transporta tīklu.

Pirms 1750 industriālā revolūcija, lielākā daļa Lielbritānijas un Eiropas nozaru bija tradicionālas un paļāvās uz ūdeni kā galveno enerģijas avotu. Šī bija vispāratzīta tehnoloģija, izmantojot straumes un ūdensratus, un bija gan pierādīta, gan plaši pieejama Lielbritānijas ainavā. Bija lielas problēmas, jo jums bija jāatrodas piemērota ūdens tuvumā, kas jūs varētu novest pie izolētām vietām, un tam bija tendence sasalst vai izžūt. No otras puses, tas bija lēts. Ūdens bija svarīgs arī transportam ar upēm un piekrastes tirdzniecību. Dzīvniekus izmantoja arī spēka un transporta vajadzībām, taču to uzturēšana un kopšana bija dārga. Lai notiktu strauja industrializācija, bija nepieciešami alternatīvi enerģijas avoti.

Cilvēki septiņpadsmitajā gadsimtā bija izmēģinājuši ar tvaika piedziņas motoriem kā risinājumu barošanas problēmas, un 1698. gadā Tomass Saverijs izgudroja savu mašīnu ūdens celšanai ar uguni. Kornvolas skārda raktuvēs tas sūknēja ūdeni ar vienkāršu kustību augšup un lejup, kuru izmantoja tikai ierobežoti un ko nevarēja pielietot mašīnām. Tam bija arī tendence eksplodēt, un tvaika attīstību bremzēja patents, kura glābšana notika trīsdesmit piecus gadus. 1712. gadā Tomass Ņūkomens izstrādāja cita veida motoru un apiet patentus. Pirmoreiz to izmantoja Stafordšīras ogļu raktuvēs, tai bija lielākā daļa no vecajiem ierobežojumiem, un tā ekspluatācija bija dārga, taču tai bija izteikta priekšrocība - nespridzināt.

Astoņpadsmitā gadsimta otrajā pusē izgudrotājs nāca klajā Džeimss Vats, cilvēks, kurš balstījās uz citu attīstību un kļuva par galveno tvaika tehnoloģiju ieguldītāju. 1763. gadā Vats Newcomen dzinējam pievienoja atsevišķu kondensatoru, kas ietaupīja degvielu; šajā laikā viņš strādāja ar cilvēkiem, kas iesaistīti dzelzs ražošanas nozarē. Tad Vats sadarbojās ar bijušo rotaļlietu ražotāju, kurš bija mainījis profesiju. 1781. gadā Vats, bijušais rotaļu vīrs Boultons un Murdohs uzbūvēja “rotācijas spēka tvaika motoru”. Tas bija lielākais izrāviens, jo to varēja izmantot mašīnu darbināšanai, un 1788. gadā tika uzstādīts centrbēdzes regulators, lai motors darbotos vienmērīgā ātrumā. Tagad plašākai nozarei bija alternatīvs enerģijas avots, un pēc 1800. gada sākās tvaika dzinēju masveida ražošana.

Ņemot vērā tvaika reputāciju revolūcijā, par kuru tradicionāli tiek sacīts, ka tā notika no 1750. gada, tvaika ieviešana bija samērā lēna. Liela daļa industrializācijas jau bija notikusi, pirms tvaika enerģija tika plaši izmantota, un bez tās daudz kas bija pieaudzis un uzlabojies. Sākotnēji izmaksas bija viens faktors, kas aizkavē motoru darbību, jo rūpnieki izmantoja citus enerģijas avotus, lai samazinātu sākuma izmaksas un izvairītos no lielākajiem riskiem. Dažiem rūpniekiem bija konservatīva attieksme, kas tikai lēnām pārvērtās tvaikā. Varbūt vēl svarīgāk ir tas, ka pirmie tvaika dzinēji bija neefektīvi, tie izmantoja daudz ogļu un, lai pareizi darbotos, bija vajadzīgas liela mēroga ražošanas iekārtas, kamēr liela daļa rūpniecības bija maza mēroga. Pagāja laiks (līdz 1830. – 40. Gadiem), līdz ogļu cenas kritās un rūpniecība kļuva pietiekami liela, lai tai būtu vajadzīga lielāka jauda.

tekstilrūpniecība daudzos sadzīves sistēmas strādniekos bija izmantojis daudz dažādus enerģijas avotus, sākot no ūdens un beidzot ar cilvēku. Pirmā rūpnīca tika uzcelta astoņpadsmitā gadsimta sākumā, un tajā tika izmantota ūdens enerģija, jo tajā laikā tekstilizstrādājumus varēja ražot tikai ar nelielu enerģijas daudzumu. Paplašināšanās notika, paplašinoties vairāk upēm ūdensratiem. Kad kļuva iespējams ar tvaiku darbināmas mašīnas c. 1780. gadā tekstilizstrādājumi sākotnēji lēnām pieņēma tehnoloģiju, jo tā bija dārga, prasīja augstas sākuma izmaksas un radīja nepatikšanas. Tomēr laika gaitā tvaika izmaksas samazinājās un to izmantošana pieauga. Ūdens un tvaika enerģija kļuva pat 1820. gadā, un līdz 1830. gadam tvaiks bija tālu priekšā, radot ievērojamu tekstilrūpniecības produktivitātes pieaugumu, jo tika izveidotas jaunas rūpnīcas.

ogles, dzelzs un tērauda rūpniecība revolūcijas laikā savstarpēji stimulēja. Tvaika dzinēju darbināšanai bija acīmredzama nepieciešamība pēc oglēm, taču šie dzinēji ļāva arī dziļākām raktuvēm un lielāka ogļu ražošana, padarot lētāku degvielu un lētāku tvaiku, tādējādi radot lielāku pieprasījumu pēc ogles.

dzelzs rūpniecība arī guva labumu. Sākumā tvaiks tika izmantots, lai sūknētu ūdeni atpakaļ rezervuāros, bet tas drīz vien attīstījās, un tvaiks tika izmantots lielāku un labāku domnu darbināšanai, ļaujot palielināt dzelzs ražošanu. Rotācijas darbības tvaika dzinējus varēja saistīt ar citām dzelzs procesa daļām, un 1839. gadā pirmo reizi tika izmantots tvaika āmurs. Tvaiks un dzelzs tika savienoti jau 1722. gadā, kad Darby, dzelzs magnāts, un Newcomen strādāja kopā, lai uzlabotu dzelzs kvalitāti tvaika dzinēju ražošanā. Labāks dzelzs nozīmēja precīzāku tvaika inženieriju. Vairāk par oglēm un dzelzi.

Tvaika dzinējs varētu būt rūpnieciskās revolūcijas ikona, bet cik svarīga tā bija šajā pirmajā rūpniecības posmā? Vēsturnieki, piemēram, Deane, ir teikuši, ka motoram sākotnēji nebija lielas ietekmes, jo tas bija piemērojams tikai liela mēroga rūpnieciskiem procesiem un līdz 1830. gadam lielākā daļa bija maza mēroga. Viņa piekrīt, ka dažas nozares to izmantoja, piemēram, dzelzs un ogles, bet ka kapitāla ieguldījums lielākajai daļai bija vērts tikai pēc 1830. gada, jo kavēšanās dzīvotspējīgu motoru ražošanā, augstās izmaksas sākumā un vieglā darba iznomāšana un atlaišana, salīdzinot ar tvaika dzinēju. Pīters Matiass apgalvo gandrīz to pašu, bet uzsver, ka tvaiks joprojām būtu jāuzskata par vienu no galvenajiem rūpnieciskās revolūcijas attīstība, kas notika tuvu beigām, aizsākot otru tvaika piedziņu fāze.