DEJINY VEDY A TECHNIKY (PARNÝ STROJ ...)

James Watt bol škótsky fyzik a vynálezca. Narodil sa v roku 1736 v Greenocku a zomrel 1819 v Heathfielde. Bol považovaný za „priateľa baníkov“. James Watt sa vyučil za mechanika na glasgowskej univerzite , kde opravoval a zostrojoval mechanické pomôcky. Jeho dielňa sa zakrátko stala miestom stretania významných univerzitných vedcov. Do rúk sa mu dostal Newcomenov ohňový stroj (atmosferický parný stroj), ktorý nevedel nik opraviť. Watt ho opravoval, ale piest po niekoľkých dňoch zastal. Watt teda zasvätil celý život zdokonaľovaniu tohto stroja, za čo dostal v rokoch 1769 – 1784 štyri patenty. Založil prvú továreň na parné stroje. História
O parnom stroji sa hovorilo stáročia ,ale spoločenské pomery a vhodné konštrukcie mu nedovolili zrodiť sa skôr ako v poslednej tretine 18.storočia.Na pohon vtedajších strojov už nestačila sila zvierat, vetra, vody, bola využívaná až do krajností. Bolo jasné ,že musí prísť nový stroj.
Prvý fungujúci parný stroj postavil v roku 1712 Thomas Newcomen a čerpal pôvodne vodu z baní. Práca na jeho konštrukcii mu zabrala desať rokov. Bol to však nedokonalý vynález, o čom svedčí , že mal kotlík ako čajník a zdvih piesta 15 cm.
Okolo roku 1780 James Watt zostrojil výkonný piestový parný stroj s regulátorom rýchlosti. Keď prišiel na myšlienku zhotoviť stroj s kondenzátorom a urobil premenu z priamočiareho pohybu na rotačný, mohol sa parný stroj stať motorom ,ktorý potreboval priemysel. Parný stroj stal univerzálnym motorom a vrcholne prispel k revolúcii v priemysle i doprave. V súčasnosti sa parné stroje používajú len ojedinele, pretože boli nahradené parnými turbínami, spaľovacími motormi a pod.


Princíp
Horením paliva v parnom stroji vzniká teplo, ktoré premieňa vodu na vodnú paru. Pomocou vstupných ventilov je potom touto parou plnený parný valec. Nasleduje expanzia pary - para hýbe piestom a zároveň klesá jej tlak a teplota. Tým nastane premena tepelnej energie vodnej pary na mechanickú prácu pary. Potom nasleduje tzv. výfuk pary otvorením výstupných ventilov na druhej strane valca. Po vstupe pary zo vstupných ventilov a spätnom pohybe piestu sa para vytlačuje, časť sa však vo valci ponecháva a opäť sa stláča (kompresia), aby sa steny valca pred plnením čerstvou parou opäť ohriali. Vstup a výstup pary z valca parného stroja sa riadi rozvodom.
Pomocou ojnice a kľukového hriadeľa je potom vzniknutá energia prevádzaná ku kolom. Časť energie sa teda spotrebuje na pohon týchto súčastí.

Omnoho efektívnejšie by ale bolo, keby tlak pary mohol otáčať kolmi bezprostredne, podobne ako dopadajúca voda roztáča mlynské kolá. Problém bol však v tom, že kolá museli mať stálu vysokú rýchlosť, aby mal parný stroj dobrý výkon. Tento problém sa dlho nedarilo vyriešiť, až roku 1884 zostrojili Angličan Parsons spolu so Švédom Lavalom prvú parnú turbínu. Parná turbína
Hnací rotačný lopatkový stroj, ktorý transformuje energiu vodnej pary na kinetickú energiu obežného kola postupne v niekoľkých stupňoch,, a to prostredníctvom lopatiek umiestených na rotujúcom hriadeli a obtekaných vodnou parou. Podľa využitia výstupnej pary sú parné turbíny kondenzačné, protitlakové alebo odberové. Podľa náväznosti na poháňací stroj zasa priamo spojené alebo s prevodom. Parná turbína môže byť menšia, ľahšia a lacnejšia ako klasický parný stroj pri porovnateľnom výkone.


Parná lokomotíva
Parná lokomotíva je najstaršie hnacie vozidlo. Keď v roku 1814 George Stephenson zostrojil prvú využiteľnú lokomotívu, stala sa náhradou „konských železníc“. Dosiahla vtedy obdivuhodnú rýchlosť 45km/h. Tepelnú energiu z uhlia však využijú lokomotívy len na cca 7 až 8%, preto sa istý čas pokusne vyrábali lokomotívy s kondenzačnou turbínou. Tepelná účinnosť stúpla na 15%, no náklady boli obrovské a tak sa od výroby upustilo. V súčasnosti už sa využívajú motorové a elektrické ťažné vozidlá a para slúži len na vykurovanie vlakovej súpravy.


Parník
Loď, poháňaná parným motorom, v súčasnosti parnou turbínou s prevodovým prístrojom, ktorá poháňa lodnú vrtuľu. Para sa vyrába v parných kotloch. Charlotte Dundas bola pravdepodobne prvá úspešná loď s parným pohonom, ktorú od roku 1801 v Škótsku používali ako ťažný čln.













Prvá obeť železničnej dopravy




Keď slávnostne otvárali železničné spojenie medzi Manchestrom a Liverpoolom, jeho hlavným zámerom bolo dosiahnuť pomerne lacný transport materiálu. Od trate si sľubovali, že posilní celú oblasť, kde v tých časoch prevládala najmä produkcia uhlia a spracúvanie bavlny z kolónií. Tento deň bol však zároveň dňom historicky prvej nehody na železnici, pri ktorej prišiel o život človek. Stalo sa to 15. septembra roku 1830.
Výstavbu trate podporovali obe mestá, horšie to bolo s vlastníkmi pôdy, cez ktorú mala plánovaná železnica prechádzať. Hlavní konštruktéri George Stephenson a Joseph Locke si za pôvodný návrh vyslúžili kritiku vlády. Na jej podnet potom vznikol nový plán trate, ktorý sa vyhýbal viacerým pozemkom. Išlo najmä o pozemky významnejších a majetnejších vlastníkov.
Dôsledkom zmien v trase bola nová prekážka na ceste - takmer päť míľ dlhý úsek prechádzajúci cez rozbahnenú zem a močiare. Keďže vysušiť tieto plochy bolo nemožné, dal Stephenson vyrobiť masívne drevené hranoly, ktoré potom spolu s kameňmi a zeminou ukladali do nestabilnej pôdy. Tieto hrady sa pod traťou nachádzajú dodnes. Keď prechádza vlak, človek stojaci vedľa trate môže cítiť, ako sa mu pod nohami hýbe zem.
Pochybnosti sa objavili aj pri výbere vhodnej a najmä technicky spôsobilej lokomotívy. Preto usporiadali takzvané Rainhillské preteky, kde sa mali predviesť všetky do úvahy pripadajúce stroje. Súťažilo päť lokomotív a po niekoľkodňových testoch a skúškach vyšli zo súťaže víťazne Robert a George Stephensonovci a ich výtvor Rocket, za ktorý okrem výhry 500 libier získali obratom aj kontrakt na ďalšiu konštrukciu lokomotív pre túto trať.
Pätnásteho septembra roku 1830 trať po niekoľkých rokoch prekonávania najrôznejších prekážok konečne slávnostne uviedli do prevádzky. Ani tento deň sa však neobišiel bez problémov. Stala sa tam historicky prvá smrteľná nehoda na železnici.
Obeťou bol istý William Huskisson. Významný miestny politik, autor viacerých reforiem, najmä v oblasti obchodu a nadšený podporovateľ britských železníc. Huskisson bol spolu s niekoľkými ďalšími osobnosťami vo vozni vojvodu z Wellingtonu, a naraz sa vybrali z vozňa von, priamo na trať. Keď okolostojaci zbadali prichádzať druhú lokomotívu, začali kričať. Ľudia sa rozbehli do strán, viacerí sa opäť vrátili do vojvodovho vozňa, no William Huskisson bol príliš pomalý a v rozhodujúcej sekunde zazmätkoval. Zrazila ho práve víťazná lokomotíva Rocket, riadená Josephom Lockom a spôsobila mu vážne zranenia nôh, ktorým po prevoze do nemocnice ešte v ten deň podľahol.
Sprievod napriek nehode pokračoval ďalej až do Manchestru, kde ho vďaka tamojšej značnej nepopularite vojvodu z Wellingtonu medzi robotníkmi privítala spŕška tehál.
Napriek tomuto dramatickému začiatku sa 35 míľ dlhej trati Liverpool-Manchester od prvých týždňov prevádzky darilo. Čoskoro začala slúžiť aj na prevoz pošty a dopravu pasažierov.
Konštruktéra Georgea Stephensona vďaka Rocket dodnes nazývajú otcom britskej parnej lokomotívy. Stal sa slávnym mužom a železničné spoločnosti z celého Anglicka sa predháňali v záujme o jeho služby. Po jeho smrti po ňom a jeho synovi Robertovi pomenovali železničné múzeum a roku 2001 dokonca univerzitu. Jeho trať funguje dodnes, aj keď už plní len sekundárnu úlohu v preprave medzi dvoma priemyselnými centrami Veľkej Británie.
Na mieste nehody roku 1847 postavili sochu na počesť nebohého politika. Od roku 1982 tu však stojí len podstavec - miestni ľudia totiž Huskissona mylne pokladali za obchodníka s otrokmi a sochu zhodili na zem.

















Joseph Locke George Stephenson William Huskisson


2. Najvýznamnejšie vynálezy v leteckej doprave

Wrightovci

Bratia Wrightovci - Orville Wright (*19. august 1871, Dayton, Ohio – †30. január 1948) a Wilbur Wright (*16. apríl 1867, Millville, Indiana – †30. máj 1912) sú všeobecne uznávaní ako projektanti a stavitelia prvého motorového lietadla a prvého riadeného letu so strojom ťažším ako vzduch, ale aj iných priekopníckych vynálezov v letectve. Na niektoré z ich objavov si však nárokujú aj iní.

Prvé výskumy a kariéra [úprava]

Obaja bratia absolvovali strednú školu. Vyrástli v Daytone, kde si otvorili dielňu na opravu bicyklov, kde ich aj navrhovali a vyrábali v roku 1892 (Wright Cycle Company). Týmto spôsobom si zarábali na financovanie svojej záľuby v lietaní. Na základe prác Sira Georga Cayleyho, Octava Chanuteho, Otta Lilienthala a Samuela Pierpont Langleyho začali v roku 1899 s pokusmi. Zlepšili riadenie lietadla, na rozdiel od ostatných, ktorí sa snažili hlavne zvýšiť výkonnosť. Vyvinuli ovládanie lietadla okolo troch osí a tým zaviedli princípy ovládania, ktoré sa používajú dodnes.
Ich zamestnanec Charlie Taylor postavil aerodynamický tunel, v ktorom vyskúšali vyše 200 rôznych tvarov krídla a vytvorili vlastné tabuľky o pôsobení vztlaku vzduchu na tvar krídla. Ich skúsenosti s bicyklami, prevodmi, bicyklovými motormi a rovnováhou mali veľký význam pre ich úspech vo vytvorení mechanického lietadla. Počas výskumov pracovali vždy spolu a obaja nesú rovnakú zásluhu na vývoji lietadla.

Lety [úprava]

Bratia Wrightovci sa zaoberali viac ovládaním lietadla, než jeho pohonom a samotným vzletom zo zeme. Preto prv vyrábali klzáky (od roku 1899), na ktorých používali zložitý systém nazývaný „wing warping“ („skrútenie krídel“). Keď sa krídlo skrútilo, malo väčší vztlak a ten dokázal zdvihnúť krídlo do vzduchu. Ovládanie sa prevádzalo krútením koncov krídel pomocou drôtov, ktoré držal pilot a ich potiahnutím mohol nakloniť krídlo a zatočiť do ľavej alebo do pravej strany.
V roku 1900 odišli do Kitty Hawk v Severnej Karolíne aby pokračovali v práci. Kitty Hawk (presnejšie piesočnú dunu Kill Devil Hill) si vybrali na doporučenie National Weather Service pre jej silné a stále vetry, ale aj vďaka jej odľahlej polohe, ktorá poskytovala súkromie. Experimentovali s klzákmi na Kitty Hawk od roku 1900 do roku 1902, pričom každý rok skonštruovali nový. Ich posledný klzák Wright Glider z roku 1902, mal veľa dôležitých inovácií. Leteli s ním viac ako tisíckrát. 23. marca 1903 si dali patentovať novú techniku riadenia, ktorá bola postavená na ovládaní lietadla okolo troch osí. Skrútenie krídla zabezpečilo klopenie krídla doprava alebo doľava, predné výškové kormidlo umožňovalo usmerňovanie letu smerom nadol alebo nahor a zadná smerovka slúžila na zatáčanie okolo zvislej osi. Patent bol zapísaný 23. mája 1906, ako U.S. patent number 821,393 – „Flying Machine“.

Prvý let, 17. december 1903

V roku 1903 postavili Wright Flyer neskôr nazývaný Flyer I (avšak dnes je známy skôr ako Kitty Hawk). Použili vlastnoručne vyrobené vrtule a motor na mieru vyrobený v ich obchode s bicyklami v Daytone. Motor bol lepší ako bežné motory tej doby. Mal dostatočne nízky pomer hmotnosti k výkonu, aby mohol byť použitý na lietadle (reťaz, ktorá bola v ňom použitá, bola pôvodne z bicykla). 17. decembra 1903 vzlietli, každý z bratov dvakrát. Prvý letel Orville, let bol dlhý 39 metrov a trval 12 sekúnd a bol zachytený na ich najznámejšej fotografii. Štvrtý let v ten deň bol jediným naozaj riadený letom. Wilbur Wright preletel 279 metrov a let trval 59 sekúnd. Stavba lietadla Flyer I stála menej ako tisíc dolárov. Rozpätie krídiel bolo 12 metrov, hmotnosť 340 kg a jeho 77 kg motor mal výkon 12 konských síl (9 kW). Lety pozorovali štyria záchranári a jeden chlapec z dediny, čo z neho urobilo prvý dokázateľne verejný let. Miestne noviny ihneď opísali túto udalosť, no veľmi nepresne. Iba jediné noviny (Cincinnati Enquirer) vytlačili podrobný článok o tejto udalosti na druhý deň.
Čoskoro po prvom lete Wrightovci požiadali o patent na lietadlo a až do roku 1908 nelietali – zrejme v obave o prezradenie ich patentu. Ich pôvodný patent bol zamietnutý,
čoskoro však získali patent na spôsob riadenia letu krivením koncov krídel.









































3. Najvýznamnejšie vynálezy v cestnej doprave

História vývoja motorov
Keď dávny ľudia objavili oheň, našli tým spôsob, ako získať energiu, pretože pri horení sa uvoľňuje teplo a svetlo. Trvalo však dva milióny rokov, kým bol vynájdený parný stroj. Skonštruoval ho škótsky fyzik James Watt a umožnil tak premeniť tepelnú energiu na mechanickú, schopnú konať prácu. Koncom 18. storočia sa vďaka zdokonaleniu výroby železa a ocele začali vyrábať výkonnejšie a spoľahlivejšie parné stroje. Významným objavom bola parná turbína, zásluhou najmä švédskeho fyzika C.G. Lavala a angličana Ch. Parsonsa. O niekoľko desaťročí sa začali vedci zaujímať o spaľovacie (plynové) motory. Aj keď prvým priekopníkom týchto strojov bol Jean Lenoir, Nikolaus August Otto ho zdokonalil a dostal naň patent v roku 1886.Neskôr sa začal používať praktickejší benzínový a neskôr naftový motor (vynašiel ho Rudolf Diesel). Začiatkom 20. storočia sa objavil návrh prúdového motora. Dnešné lietadlá poháňané práve takýmto spôsobom dokážu prekonať aj rýchlosť zvuku. Zatiaľ posledným štádiom vývoja motora je raketový motor, ktorý sa používa na uvedenie kozmických lodí, sond a pod. na príslušnú dráhu. Dnes sa používajú všetky spomenuté typy motorov, no sú dokonalejšie skonštruované a energia, ktorú vyprodukujú, je niekoľkonásobne vyššia.
O parnom stroji sa hovorilo stáročia ,ale spoločenské pomery a vhodné konštrukcie mu nedovolili zrodiť sa skôr ako v poslednej tretine 18.storočia.Na pohon vtedajších strojov už nestačila sila zvierat, vetra, vody, bola využívaná až do krajností. Bolo jasné ,že musí prísť nový stroj. Prvý fungujúci parný stroj postavil v roku 1712 Thomas Newcomen a čerpal pôvodne vodu z baní. Bol to však nedokonalý vynález, o čom svedčí , že mal kotlík ako čajník a zdvih piesta 15 cm. Okolo roku 1780 James Watt zostrojil výkonný piestový parný stroj s regulátorom rýchlosti. Keď prišiel na myšlienku zhotoviť stroj s kondenzátorom a urobil premenu z priamočiareho pohybu na rotačný, mohol sa parný stroj stať motorom, ktorý potreboval priemysel. Parný stroj sa stal univerzálnym motorom a vrcholne prispel k revolúcii v priemysle i doprave. V súčasnosti sa parné stroje používajú len ojedinele, pretože boli nahradené parnými turbínami, spaľovacími motormi a pod.
Princíp:
Horením paliva v parnom stroji vzniká teplo, ktoré premieňa vodu na vodnú paru. Pomocou vstupných ventilov je potom touto parou plnený parný valec. Nasleduje expanzia pary - para hýbe piestom a zároveň klesá jej tlak a teplota.

Tým nastane premena tepelnej energie vodnej pary na mechanickú prácu pary. Potom nasleduje tzv. výfuk pary otvorením výstupných ventilov na druhej strane valca. Po vstupe pary zo vstupných ventilov a spätnom pohybe piestu sa para vytlačuje, časť sa však vo valci ponecháva a opäť sa stláča (kompresia), aby sa steny valca pred plnením čerstvou parou opäť ohriali. Vstup a výstup pary z valca parného stroja sa riadi rozvodom. Pomocou ojnice a kľukového hriadeľa je potom vzniknutá energia prevádzaná ku kolom. Časť energie sa teda spotrebuje na pohon týchto súčastí. Omnoho efektívnejšie by ale bolo, keby tlak pary mohol otáčať kolmi bezprostredne, podobne ako dopadajúca voda roztáča mlynské kolá. Problém bol však v tom, že kolá museli mať stálu vysokú rýchlosť, aby mal parný stroj dobrý výkon. Tento problém sa dlho nedarilo vyriešiť, až roku 1884 zostrojili Angličan Parsons spolu so Švédom Lavalom prvú parnú turbínu. Chronologický prehľad historického vývoja:
• r.1712 - Thomas Newcomen postavil prvý fungujúci parný stroj, ktorý čerpal vodu z baní. Bol to však nedokonalý vynález, o čom svedčí, že mal kotlík ako čajník a zdvih piesta iba 15 cm. • r.1760 - James Watt prihlásil svoj parný stroj na patentovanie. Watt tu prakticky uplatnil parný stroj s uzavretým piestom valca, s oddeleným kondenzátorom a čerpadlom na prívod vzduchu. • r.1769 - Francúz Nicholas Cugnot zaujal davy v Paríži parným strojom, ktorý sa pohyboval rýchlosťou 3 km/h. Napokon sa však prevrátil a vybuchol. • r.1780 - James Watt zostrojil prvý výkonný piestový parný stroj s regulátorm rýchlostí. • r1769 - 1784 - James Watt dostal štyri patenty. Parný stroj sa stal motorom, ktorý potreboval priemysel. • Georg Stephenson a jeho syn Robert znásobili silu parného stroja nazvaného Rocket tak, že odvádzali použitú paru úzkym komínom. Zároveň zvýšili výhrevnosť tým, že v železnom kotli inštalovali namiesto jednej niekoľko rúrok, ktorými prechádzalo teplo. • r.1861 - Nikolaus August Otto postavil svoj prvý motor a v roku 1864 založil spoločnosť na výrobu plynových motorv. • r.1876 - N.A. Otto postavil a patentoval prvý plynom poháňaný motor. Behom ďaľších 17 rokov bolo predaných 50 000 Ottových motorov, ktoré našli využitie hlavne v strojárenských závodoch. • r.1882 - Carl Benz postavil v Mannheime továreň na výrobu plynových motorov. Neskôr nadobudol presvedčenie, že keby jeho motory pracovali na výkonnejší a vhodnejší benzín, dokázali by poháňať i vozidlo. • r.1883 - boli zostrojené prvé parné turbíny. • r.1885 - C.

Benz predstavil verejnosti prvé trojkolesové benzínové vozidlo a dal si ho patentovať. • r.1886 - Bol uverejnený patent na Ottov štvordobý (štvotaktný) motor. Bolo už len otázkou času, kedy sa bude tento motor upravený pre použitie v automobiloch. • G.W. Daimler vo svojej dielni vyvinul prvý benzínový rýchlobežný motor. • r.1890 - Gottlieb Wilhelm Daimler založil firmu, ktorá v roku 1901, dvanásť mesiacov po jeho smrti, uviedla na trh Mercedes. • r.1893 - Rudolf Diesel zostrojil naftový motor. • Henry Ford rozhodne automobil nevynašiel, no vo svojom detroidskom závode zaviedol montážnu linku, vďaka ktorej dokázal uspokojiť veľký dopyt a znížiť náklady na výrobu. • r.1928 - Frank Whittle, mladý 21-ročný anglický pilot a technik, prišiel s návrhom prúdového motor a.