معلومة

ما مدى شيوع السفر قبل اختراع المحرك البخاري؟


لقد قرأت في مكان ما أنه قبل اختراع القطارات نادرًا ما كان الناس يسافرون ، وكان من الشائع بالنسبة لهم ألا يغادروا بلداتهم أو يبتعدوا عنها حتى مسافة 20 ميلاً (هناك قصة مشهورة مفادها أن إيمانويل كانط لم يغادر مسقط رأسه أبدًا ، وتوفي في نفس العام الذي تم فيه بناء أول قاطرة بخارية تعمل على نطاق واسع للسكك الحديدية ، على الرغم من أن ذلك قد يكون غير ذي صلة). لكن المصدر لم يحدد ما إذا كان ذلك ينطبق على الجميع أم على المزارعين والأقنان فقط. هل سافر سكان المدينة؟ أيضًا ، بعد اختراع القطارات وانتشار بناء السكك الحديدية ، كم من الوقت استغرق السفر ليصبح "شائعًا"؟


الناس ، حتى عامة الناس ، يسافرون عندما يحتاجون إلى ذلك. عادة نتيجة الحرب أو المجاعة أو الاضطهاد. "الهجرة الكبرى" ليست سوى حدث واحد موثق جيدًا.

شهدت "الهجرة الكبرى" بين عامي 1629 و 1640 مغادرة 80.000 شخص لإنجلترا ، وهاجر حوالي 20.000 إلى كل من الوجهات الأربع ، أيرلندا ونيو إنجلاند [4] وجزر الهند الغربية وهولندا.

الاستعمار كهدف يشجع الناس في مناطق بعيدة مثل الرومان على اقتناص جذورهم واستقرارهم في مواقع جديدة. في تاريخ الولايات المتحدة ، مسار أوريغون والتوسع العام غربًا إلى مناطق جديدة تسعى إلى حياة أفضل وأراضي "الحليب والعسل".


التجار والجنود والمسؤولون. إذا قصرنا الأشياء على أوروبا ، فهؤلاء هم الأشخاص الوحيدون الذين سافروا لمسافات طويلة.

أخذهم بدورهم ، والسفر عن طريق البحر يأخذك إلى أبعد الحدود ، وكان التجار هم الذين فعلوا ذلك أكثر من غيرهم. تحدث الحروب بشكل عام بين الدول المجاورة أو داخل بلد ما ، لذلك لا يسافر الجنود كثيرًا ، على الرغم من أنهم يضطرون أحيانًا إلى قطع مسافات طويلة. قد يضطر المسؤولون إلى السفر داخل بلد ما لتقييم الضرائب وما شابه ذلك ، أو أحيانًا (نادرًا) في بعثات دبلوماسية إلى دول أجنبية.

لذلك ، كل من لم يكن واحدًا من هؤلاء لم يسافر كثيرًا. ستحتاج إلى معرفة نسبة الأشخاص الذين لم يكونوا تجارًا أو جنودًا أو مسؤولين. سيكون معظم الناس.

سيتعين على عمال المياومة المتجولين والرهبان واللصوص التحرك قليلاً. سيبقون عمومًا في منطقة واحدة ، لكن حياتهم ستتضمن الكثير من المشي.


حتى بعد اختراع المحرك البخاري ، لم يسافر معظم الناس أبدًا. هذا يعتمد على البلد بالطبع. لكن في دول مثل روسيا أو تركيا أو الصين ، حتى في أوائل القرن العشرين ، كان معظم الناس من الفلاحين ، ولم يسافروا لمسافات طويلة. تطور السفر الجماعي في القرن العشرين. حتى أوائل القرن العشرين ، كانت الطريقة الأكثر شيوعًا لكي "يرى الفلاح العالم" هي الخدمة في الجيش أو البحرية.


إذا كنت تقصد عامة الناس فمن المحتمل أن يكون ذلك صحيحًا. وسيلة النقل الوحيدة ، باستثناء المشي ، كانت الحصان أو البغل والقارب ، ولم تكن هذه رخيصة الثمن.


محرك بخاري

سيراجع محررونا ما قدمته ويحددون ما إذا كان ينبغي مراجعة المقالة أم لا.

محرك بخاريآلة تستخدم الطاقة البخارية لأداء الأعمال الميكانيكية من خلال وكالة الحرارة.

يتبع علاج موجز للمحركات البخارية. للمعالجة الكاملة للطاقة البخارية والإنتاج والمحركات البخارية والتوربينات ، ارى تحويل الطاقة: المحركات البخارية.

في المحرك البخاري ، يتمدد البخار الساخن ، الذي يتم توفيره عادة بواسطة غلاية ، تحت الضغط ، ويتم تحويل جزء من الطاقة الحرارية إلى عمل. يمكن السماح للهروب المتبقي من الحرارة ، أو لأقصى كفاءة للمحرك ، يمكن تكثيف البخار في جهاز منفصل ، مكثف ، عند درجة حرارة وضغط منخفضين نسبيًا. لتحقيق الكفاءة العالية ، يجب أن يسقط البخار خلال نطاق درجة حرارة واسع نتيجة لتمدده داخل المحرك. يتم تأمين الأداء الأكثر كفاءة - أي أكبر ناتج للعمل فيما يتعلق بالحرارة المزودة - باستخدام درجة حرارة منخفضة للمكثف وضغط مرجل مرتفع. يمكن زيادة تسخين البخار عن طريق تمريره عبر سخان فائق في طريقه من الغلاية إلى المحرك. السخان الفائق الشائع عبارة عن مجموعة من الأنابيب المتوازية التي تتعرض أسطحها للغازات الساخنة في فرن الغلاية. عن طريق السخانات الفائقة ، يمكن تسخين البخار إلى ما بعد درجة الحرارة التي يتم إنتاجها عند غليان الماء.

في المحرك الترددي ، المكبس ونوع الأسطوانة للمحرك البخاري ، يتم إدخال البخار تحت الضغط في الأسطوانة بواسطة آلية الصمام. عندما يتمدد البخار ، فإنه يدفع المكبس ، والذي عادة ما يكون متصلاً بالكرنك الموجود على دولاب الموازنة لإنتاج حركة دورانية. في المحرك مزدوج المفعول ، يتم إدخال البخار من المرجل بالتناوب إلى كل جانب من جوانب المكبس. في المحرك البخاري البسيط ، يحدث تمدد البخار في أسطوانة واحدة فقط ، بينما يوجد في المحرك المركب أسطوانتان أو أكثر بحجم متزايد لزيادة تمدد البخار وكفاءة أعلى ، يتم تشغيل المكبس الأول والأصغر بواسطة المكبس الأولي بخار عالي الضغط والثاني بواسطة بخار منخفض الضغط يستنفد من الأول.

في التوربينات البخارية ، يتم تفريغ البخار بسرعة عالية من خلال الفوهات ثم يتدفق عبر سلسلة من الشفرات الثابتة والمتحركة ، مما يتسبب في تحرك الدوار بسرعات عالية. تكون التوربينات البخارية أكثر إحكاما وتسمح عادة بدرجات حرارة أعلى ونسب توسع أكبر من المحركات البخارية الترددية. التوربين هو الوسيلة العالمية المستخدمة لتوليد كميات كبيرة من الطاقة الكهربائية بالبخار.

كانت أولى المحركات البخارية هي المستجدات العلمية لـ Hero of Alexandria في القرن الأول الميلادي ، مثل aeolipile ، ولكن لم تكن هناك محاولات حتى القرن السابع عشر لتسخير البخار لأغراض عملية. في عام 1698 ، حصل توماس سافري على براءة اختراع لمضخة بها صمامات تعمل يدويًا لرفع المياه من المناجم عن طريق الشفط الناتج عن تكثيف البخار. في حوالي عام 1712 ، طور رجل إنجليزي آخر ، توماس نيوكومين ، محركًا بخاريًا أكثر كفاءة بمكبس يفصل بخار التكثيف عن الماء. في عام 1765 قام James Watt بتحسين محرك Newcomen بشكل كبير عن طريق إضافة مكثف منفصل لتجنب تسخين وتبريد الأسطوانة مع كل شوط. طور وات بعد ذلك محركًا جديدًا يقوم بتدوير العمود بدلاً من توفير حركة بسيطة لأعلى ولأسفل للمضخة ، وأضاف العديد من التحسينات الأخرى لإنتاج محطة طاقة عملية.

تم بناء عربة بخارية ثقيلة للطرق في فرنسا بواسطة نيكولاس جوزيف كوجنوت في وقت مبكر من عام 1769. كان ريتشارد تريفيثيك في إنجلترا أول من استخدم عربة بخارية على خط سكة حديد في عام 1803 قام ببناء قاطرة بخارية نجحت في فبراير 1804 على طريق سيارة حصان في ويلز. أصبح تكييف المحرك البخاري مع السكك الحديدية نجاحًا تجاريًا مع صاروخ المهندس الإنجليزي جورج ستيفنسون في عام 1829. كانت أول باخرة عملية هي القاطرة شارلوت دونداس ، بناها ويليام سيمينجتون وجربت في قناة فورث وكلايد باسكتلندا في عام 1802. قام روبرت فولتون بتطبيق المحرك البخاري على قارب ركاب في الولايات المتحدة في عام 1807.

على الرغم من أن المحرك البخاري قد أفسح المجال لمحرك الاحتراق الداخلي كوسيلة لدفع المركبات ، فقد انتعش الاهتمام به في النصف الثاني من القرن العشرين بسبب مشاكل تلوث الهواء المتزايدة الناتجة عن احتراق الوقود الأحفوري في محركات الاحتراق الداخلي. .

محررو Encyclopaedia Britannica تمت مراجعة هذه المقالة وتحديثها مؤخرًا بواسطة Adam Augustyn ، مدير التحرير ، المحتوى المرجعي.


ماذا حدث قبل هوجورتس إكسبريس؟

كان Hogwarts Express موضوعًا للعديد من المقالات التي تستكشف طبيعته ووظيفته. كما لوحظ بشكل معقول في مكان آخر على هذا الموقع ، فهو ليس محركًا بخاريًا حقًا ، ولكنه بالأحرى جهاز نقل سحري يحاكي مكافئ Muggle في الشكل والوظيفة الخارجية. يتوافق هذا مع الاتجاه العام في "تكنولوجيا" الساحر ، والذي يبدو أنه يتكيف مع معايير Muggle المعاصرة (أو شبه المعاصرة) ، وإلى حد ما ، للتقدم إلى مستوى متزايد من التطور بمرور الوقت. وصف تاريخ المكنسة في كويدتش عبر العصور يوضح بوضوح أنه على الرغم من أن تطوير الأجهزة السحرية قد لا يوازي تمامًا التقدم العلمي لـ Muggle ، إلا أنه كان بالتأكيد مهمًا عبر التاريخ المسجل.

مما يؤدي إلى سؤال مثير للاهتمام: كيف وصل الطلاب إلى هوجورتس قبل اختراع المحرك البخاري؟

لم تكن الحركة البخارية والسكك الحديدية راسخة حتى القرن التاسع عشر. كقوة صناعية عظمى ، كانت بريطانيا رائدة في الحركة البخارية في وقت مبكر مع 6600 ميل من المسارات بحلول عام 1850 ولكن حتى بريطانيا كان لديها عدد قليل ثمين قبل خمسين عامًا فقط. يبدو أن قطار هوجورتس السريع يتوافق في شكله مع العصر الذهبي من منتصف إلى أواخر القرن التاسع عشر. لكن ماذا كان من قبل ، إن وجد؟

المشكلة ليست مجرد مشكلة من حيث الشكل: ببساطة لم يكن هناك ما يعادل النقل الجماعي للمحرك البخاري قبل القرن التاسع عشر. كان لدى السحرة بالتأكيد وسائل نقل أخرى ، لكن معظم الطلاب لا يستطيعون الظهور ، وهذا يعني ضمنيًا (بواسطة Ron in غرفة الأسرار) أن العديد من البالغين لا يمكنهم أو يفضلون عدم الظهور مع الآخرين. هذا يترك الطلاب مع مسحوق Floo وعصي المكنسة ، وكلاهما وسيلة نقل قابلة للتطبيق. لكن هذه وسائط نقل فردية ، فلماذا يقوم هوجورتس بالانتقال إلى نظام النقل المركزي للقطار؟

يمكن القول أن المكنسة أصبحت أقل قابلية للتطبيق بمرور الوقت مع تزايد القلق بشأن السرية (مع النظام الأساسي الدولي للسرية لعام 1692) وتوسع مجتمع Muggle. ومع ذلك ، فقد تمت الإشارة في مكان آخر إلى أنه يجب أن يكون هناك سبب ما يدفع الطلاب من جميع أنحاء بريطانيا إلى تقديم تقرير إلى لندن من أجل الوصول إلى هوجورتس. مهما كان هذا السبب - لتوفير تجربة مشتركة للطلاب ، للتحكم في وصول الطلاب ، حتى الهندسة السحرية غير المتعارف عليها - فمن المحتمل وجود بعض التجارب المماثلة قبل القطار.

يشمل المرشحون المحتملون نظامي النقل الآخرين المشاركين في الوصول إلى هوجورتس: العربات التي لا تجرها الخيول والقوارب. ربما ، قبل إنشاء Express ، سافر الطلاب إلى المدرسة في العربات على طول الطريق من لندن. سيكون هذا بالطبع مشهدًا رائعًا ، ولكن من المفترض أنه ليس أكثر من محرك بخاري قرمزي ، والذي يتمكن من البقاء بعيدًا عن الأنظار بما يكفي أثناء عبوره لمعظم أنحاء بريطانيا.

ومع ذلك ، تماشياً مع ميل الساحر لتكرار نماذج Muggle ، فليس من المحتمل أن تكون العربات قد تم تجميعها في مكان واحد في لندن ، حيث لم تكن وسائل النقل Muggle تتخذ هذا الشكل. ربما بدأت العربات في نقاط مختلفة في جميع أنحاء الجزيرة ، وانضمت إلى موكب طويل بشكل متزايد وهو يشق طريقه عبر بريطانيا. على الرغم من أن هذا النظام افتراضي تمامًا ، إلا أنه يبدو الوسيلة الأكثر احتمالية لنقل الطلاب بشكل جماعي بطريقة تتفق مع تقنية Muggle المعاصرة حتى يصلوا في الوقت المحدد إلى هوجورتس عبر تجربة نقل مشتركة.

في حين أن القطار ، مثل العديد من جوانب التكنولوجيا الزائفة السحرية ، يبدو ثابتًا في الشكل ، لا يسع المرء إلا أن يتساءل عن الشكل الذي سيتخذه في السنوات القادمة. تبدو تقنية المعالج غريبة بشكل منهجي ، ولكنها ليست غير معروفة بشكل عام ، ويبدو أنها لا تزيد عن 100 عام أو نحو ذلك من حيث الشكل. ربما ستسافر الأجيال القادمة على متن قطار هوجورتس السريع "عتيق الطراز" لمحاكاة محرك ديزل ، أو حتى قطار سريع. من المفترض أن الساحرة التي تحمل عربة الوجبات الخفيفة ستظل تجوب الممرات بغض النظر عن الشكل الذي يتخذه القطار.


2 تحولات المجتمع

كان لاختراع المحرك البخاري العملي تأثير فوري على التوظيف ، أولاً في بريطانيا العظمى ثم في جميع أنحاء العالم. كان لدى إنجلترا موارد طبيعية ضخمة من الفحم يمكن أن تكون وقودًا للمحركات البخارية ، وقد أدى ذلك إلى إنشاء طواحين ومصانع تحولت إلى السلع التي كان الناس يصنعونها يدويًا. تنقل السفن والقطارات التي تعمل بالبخار البضائع المصنعة والأشخاص من مكان إلى آخر بسرعة وكفاءة أكبر. بدأ المجتمع الغربي ، الذي كان زراعيًا منذ فترة طويلة ، بالتركيز على المدن حيث انتقل العمال الذين عملوا في الصناعات المنزلية أو في المزارع إلى هناك بحثًا عن وظائف.


قبل فترة طويلة من اختراع المحرك البخاري أو العجلات الدوارة كان اختراعًا بشريًا أحدث ثورة في الوسائل القديمة للتجارة والنقل والحرب - حدوة الحصان.

في الواقع ، اختراع حدوة الحصان جاء من الضرورة. في نفس الوقت تقريبًا الذي اكتشف فيه البشر تدجين الخيول ، فهموا على الفور الحاجة إلى حماية أقدام الحصان. كان الهدف هو تحقيق أقصى استفادة من رحلتهم.

أقدم أشكال حدوة الحصان يمكن العثور عليها في وقت مبكر من 400 قبل الميلاد. وتراوحت المواد المستخدمة من النباتات والجلد الخام والتروس ذات الأحزمة الجلدية التي أشار إليها الرومان باسم "أفراس النهر". في آسيا القديمة ، قام الفرسان بتجهيز خيولهم بأحذية مصنوعة من النباتات المنسوجة. لم تكن الأحذية للحماية فقط ولكن أيضًا لتهدئة الإصابات الحالية التي قد يتعرض لها الحصان أثناء أنشطته.

في العديد من أجزاء شمال أوروبا المعروفة بمناخها البارد والرطب ، وجدت الخيول صعوبة في الحصول على موطئ قدم على التضاريس. أدى ذلك إلى ولادة حرفة تسمير الأحذية المعدنية حول القرنين السادس والسابع.

تشير هذه الأدلة الأثرية التي تم العثور عليها في جميع أنحاء العالم إلى حقيقة أن الحضارات القديمة كانت تدرك الحاجة إلى تجهيز حوافر خيولها بنوع من المعدات الوقائية. أصبحت هذه التروس النموذجية للقدم مقدمة للأحذية الحديثة المستخدمة لحماية حوافر الخيول في الوقت الحاضر.

اختراع حدوة حصان تنبع من حيوانات عاملة مثل الخيول التي تتعرض لظروف قاسية بشكل يومي تؤدي إلى الكسر أو التلف المفرط لحوافرها. من خلال توفير الحماية الكافية من الأجسام الحادة في الأرض والضغط المستمر للسفر مئات الأميال كل يوم ، أصبحت الخيول أكثر قابلية للاستخدام لفترات أطول من الوقت.

سبب آخر من اختراع حدوة الحصان تحولت إلى لحظة محورية في التاريخ وهي حقيقة أن الخيول المزودة بمعدات واقية للقدم تعمل في الواقع بشكل أسرع مقارنة بالخيول في البرية. على سبيل المثال، حدوات الألمنيوم تم إثبات فعاليته في تخفيف وزن تحريك أقدام الخيول. إنها تحمي القدمين من الكسر ، وتسمح للحصان بالتحرك أسرع لبضع ثوان - مما قد يوضح الفرق بين الفوز والخسارة في سباق الخيل.

تاريخ ال حدوة الحصان يعتبر سردًا معقدًا إلى حد ما حيث يجد المؤرخون صعوبة في الاتفاق على عدة روايات عند بدء ممارسة رياضة حدوة الحصان لأول مرة. الحديد الزهر حدوة الحصان يصعب تحديد تاريخها بشكل خاص ، خاصةً عندما يتم عادةً إعادة توجيه هذه المواد لصنع أسلحة وأشكال أخرى من المركبات المعدنية.

أدى ذلك إلى ندرة الاكتشافات الأثرية بحيث أصبح من الصعب إثبات بداية هذه الممارسة. حتى تاريخ تدجين الخيول هو موضوع صعب. الإجماع المستمر هو أن الخيول قد ركبت لأول مرة حوالي 3500 قبل الميلاد.

حوالي 2500 قبل الميلاد ، كانت الخيول الحربية المربوطة عادةً على عربات تستخدم على نطاق واسع في الحروب ، وكان لابد من تجهيز الخيول ببعض أشكال معدات الحماية المصنوعة من الجلد. على أي حال ، أصبحت ممارسة صنع حدوة الحصان منتشرة على نطاق واسع خلال 1000 بعد الميلاد ، ومعظمها في أوروبا. صنعت الأحذية من سبائك برونزية خفيفة تتميز بهيكل صدفي وستة ثقوب للأظافر.

بمرور الوقت ، اختفت الأحذية ذات الشكل الأسقلوب تدريجيًا. تمت إضافة فتحتين للأظافر في التصميم. نتج عن ذلك هيكل أوسع وأثقل. بحلول القرن الرابع عشر ، حدوة الحصان أصبحت سلعة مشتركة. بدأ البيع بكميات كبيرة في أوروبا في العصور الوسطى. تم تصميم الأحذية المتخصصة للخيول المستخدمة في مواقف مختلفة مثل التجارة أو النقل أو الحرب.

لم يكن ذلك حتى فجر الثورة الصناعية حدوة حصان بلغ الإنتاج ذروته. شهد القرن التاسع عشر ظهور آلات قادرة على الإنتاج بكميات كبيرة حدوة الحصان التي أعطت ميزة كبيرة في الحرب. وبحلول عام 1835 ، تم تسجيل براءة اختراع لآلة تصنيع حدوة الحصان لأول مرة في الولايات المتحدة. كانت الآلة قادرة على إنتاج 60 حذاء في الساعة.

خلال الحرب الأهلية الأمريكية ، تبين أن إنتاج حدوة الحصان يمثل ميزة مهمة لانتصار الجيوش الشمالية حيث حصلوا على آلة لإنتاج حدوة الحصان. الخيول المجهزة بشكل صحيح بمعدات واقية تم تشكيلها بشكل أفضل في ساحة المعركة مقارنة بالخيول بدون أحذية. أدى ذلك إلى هزيمة القوات الجنوبية في ستينيات القرن التاسع عشر.

بحلول أوائل القرن العشرين ، حدوات الفروسية أصبح نجاحًا تجاريًا ، بسبب السوق المستقرة التي جلبها ظهور ركوب الخيل كرياضة. تم تقديم الفروسية للعالم كرياضة تنافسية خلال الألعاب الأولمبية لعام 1900. بزوغ فجر عصر جديد حدوة الحصان واستخدام الخيول بشكل عام.

تم استخدام مجموعة واسعة من المواد في حدوات الخيول منذ ذلك الحين. لكن عبر التاريخ الحديث ، حدوات الفروسية إلى حد كبير من الفولاذ والألمنيوم.

حدوة الحصان تم العثور على مصنوعة من الفولاذ لتكون أكثر متانة وأرخص مقارنة بأحذية الألمنيوم. مع ظهور الفروسية كرياضة ، ظهرت الحاجة إلى سباق الخيل حدوات الفروسية التي كانت أخف. سمحت هذه الخيول بالتحرك بشكل أسرع مع توفير حماية كافية من كسر الحوافر.

لاحظت دراسة حديثة نُشرت في مجلة Journal of Equine Veterinary Science أن الخيول ترتدي أحذية من الصلب والألمنيوم. أشارت الدراسة إلى أن الخيول التي ترتدي أحذية فولاذية (وزنها 2.5 مرة أثقل من الألمنيوم) أظهرت عمومًا انثناءًا أكبر في مفاصل الساق السفلية بالإضافة إلى حركة محسّنة في الهرولة. من ناحية أخرى ، ترتدي الخيول الألومنيوم حدوة الحصان أظهر حركة أسفل الركبة ورحلة حوافر.

تكمن أهمية هذه النتيجة في حقيقة أن زيادة الوزن على أرجل الخيول (من خلال مواد أثقل حدوة الحصان مثل الفولاذ) ينتج عنه أقواس طيران أعلى للحافر وانثناء أكبر.

يكون هذا منطقيًا عند التفكير في استخدام الخيول - فالخيول المستخدمة في الفروسية ستكون أفضل حالًا حدوات الألمنيوم لأن المادة تسمح بعمل كاسح أكبر. من ناحية أخرى ، سيكون من الأفضل للخيول المستخدمة في أحداث الأداء ارتداء أحذية فولاذية. ومع ذلك ، لم تكن الدراسة قادرة على إثبات أن أي نوع من مواد الأحذية يؤثر بشكل كبير على طول الخطوة والتعليق.

في الواقع ، فإن تاريخ حدوة الحصان لقد قطعت أشواطا طويلة. إنه يوضح نطاق الإبداع البشري ويثبت أن الضرورة هي أم كل الاختراعات.


قصة المحرك البخاري

بعد ثلاثين عامًا من اختراع جيمس وات للمحرك البخاري ، تم إنشاء أول محرك للسكك الحديدية. كان يستخدم في الأصل لسحب الفحم لمسافات قصيرة. في عام 1829 ، كانت هناك منافسة لبناء شيء أكثر فائدة. الفائز كان George Stephenson & # x27s Rocket ، الذي يمكنه سحب قطارات الركاب بسرعة 50 كم في الساعة. أصبحت المملكة المتحدة مركزًا لصناعة بناء القطارات ، حيث أرسلت المحركات إلى جميع أنحاء العالم. قبل تطوير القطار البخاري ، استغرق الأمر 12 يومًا للسفر بين إدنبرة ولندن على ظهور الخيل. استغرق الطائر الاسكتلندي 8 ساعات فقط ليقطع نفس المسافة.

قد يستخدم الأطفال مقطع السكك الحديدية البخارية كمحفز للتحقيق في دور بريطانيا في تاريخ القاطرة البخارية بمزيد من التفصيل. قد يقابلون أحد المتحمسين المحليين أو يزورون متحفًا للسكك الحديدية أو يستخدمون مصادر أخرى للمعلومات للقيام بذلك. قد يفكر الأطفال في الاختلافات في حياة الأشخاص الذين يعيشون بجانب السكك الحديدية مع قطارات الركاب ذات السرعة العالية والمسافات الطويلة. قد يبحث الأطفال في الاحتمالات التي فتحها هذا على طرق الصناعة والتجارة. قد يتعرفون أيضًا على القطارات التي لا تزال تستخدم اليوم ويقارنون التطورات التكنولوجية.


كيف جعل المحرك البخاري الحياة أسهل؟

جعل اختراع المحرك البخاري الحياة أسهل لأنه حسن طرق النقل ، وساعد في تطوير الصناعة ، وفتح فرصًا جديدة لطبقة وسطى ناشئة. يعود الفضل إلى المحرك البخاري في إشعال الثورة الصناعية.

كان المحرك البخاري أساس التوسع السريع لنظام السكك الحديدية ، مما أدى إلى تسريع نقل الأشخاص والبضائع. أصبح توزيع البضائع أكثر موثوقية ، وتمكن التجار من طلب البضائع وهم يعلمون أنها ستصل عندما وعدوا ببيعها للعملاء المنتظرين.

قدم المحرك أيضًا للناس إمكانيات السفر بالسكك الحديدية والسفن بجعله سريعًا وبأسعار معقولة. كما أنها عززت تطوير عمليات تصنيع أكثر كفاءة ، مما أدى إلى خفض تكلفة السلع ، وجعلها متاحة بسهولة وبأسعار معقولة. بالإضافة إلى تحسين كفاءة التصنيع ، فإنه يوفر أيضًا تكاليف الفحم ، مما يجعله ليس اختراعًا موفرًا للمال فحسب ، بل أيضًا صديقًا للبيئة.

ألهم المحرك أيضًا صناعة جديدة تمامًا لتصنيع الأدوات حيث تطلب بنائه العديد من الآلات الجديدة. على الرغم من أن العمل في التصنيع كان صعبًا ووحشيًا في كثير من الأحيان ، إلا أن التحول عن العمل الزراعي نقل العمال إلى المناطق الحضرية حيث تعلموا مهارات جديدة وأتيحت لهم الفرصة للحصول على التعليم ، مما أدى إلى نشوء ما سيصبح الطبقة الوسطى.


بولتون ووات

أدى محرك بولتون ووات البخاري إلى استبدال عجلة المياه والخيول كمصادر رئيسية للطاقة للصناعة البريطانية ، وبالتالي تحريرها من القيود الجغرافية وأصبحت أحد المحركات الرئيسية في الثورة الصناعية.

أهداف التعلم

تعرف على سبب نجاح المحرك البخاري Boulton and Watt & # 8217s على نطاق واسع

الماخذ الرئيسية

النقاط الرئيسية

  • في عام 1763 ، تم تكليف جيمس وات ، صانع الأدوات بجامعة جلاسكو ، بمهمة إصلاح محرك Newcomen النموذجي (بناءً على تصميم سابق لمحرك Savery) ولاحظ مدى عدم كفاءته. في عام 1765 ، تصور وات فكرة تزويد المحرك بغرفة تكثيف منفصلة ، والتي أطلق عليها اسم المكثف. نظرًا لأن المكثف وأسطوانة العمل كانا منفصلين ، حدث التكثيف دون فقد كبير للحرارة من الأسطوانة. أدى هذا الاختراع إلى تحسين كفاءة المحرك بشكل كبير.
  • كان التحسين التالي لـ Watt & # 8217s لتصميم Newcomen هو إغلاق الجزء العلوي من الأسطوانة وإحاطة الأسطوانة بغطاء. تم تمرير البخار عبر الغلاف قبل إدخاله أسفل المكبس ، مما يحافظ على دفء المكبس والأسطوانة لمنع التكثف داخلها. أدت هذه التحسينات إلى النسخة المطورة بالكامل من 1776 والتي دخلت حيز الإنتاج بالفعل.
  • أظهر المكثف المنفصل إمكانات هائلة لإدخال تحسينات على محرك Newcomen ، لكن واط كان لا يزال محبطًا بسبب المشكلات التي تبدو مستعصية على الحل قبل أن يتم تحسين محرك قابل للتسويق. فقط بعد الدخول في شراكة مع ماثيو بولتون أصبح هذا حقيقة. أصبح بولتون ووات شركة هندسية كانت حاسمة في التقدم التكنولوجي للثورة الصناعية.
  • كما تم تطويره بالكامل ، استخدم محرك Watt وقودًا أقل بحوالي 75٪ من محرك Newcomen مماثل. كانت ممارسة Boulton and Watt & # 8217s هي مساعدة مالكي المناجم والعملاء الآخرين على بناء المحركات ، وتزويد الرجال بنصبها والأجزاء المتخصصة. ومع ذلك ، فإن ربحهم الرئيسي من براءات الاختراع الخاصة بهم كان مستمدًا من فرض رسوم ترخيص على مالكي المحركات بناءً على تكلفة الوقود الذي وفروه. تعني الكفاءة الأكبر في استهلاك الوقود لمحركاتهم أنها كانت أكثر جاذبية في المناطق التي يكون فيها الوقود باهظ الثمن.
  • تضمنت التحسينات اللاحقة التي أدخلها Watt ترتيبًا للصمامات التي يمكن أن تقبل بالتناوب بخارًا منخفض الضغط إلى الأسطوانة وتتصل بحركة موازية للمكثف (المكبس المزدوج) تعمل على تحويل عمل الحزمة إلى حركة دوارة (أولاً بواسطة الشمس الحلقية و اقترح الموظف ويليام مردوخ نظام ترس الكوكب وبعد ذلك عن طريق توصيل الشعاع بعجلة بواسطة كرنك بعد انتهاء صلاحية حقوق براءة الاختراع الخاصة باستخدام الكرنك) ، وربط صمام منظم البخار بمحافظ الطرد المركزي للحفاظ على سرعة ثابتة.
  • سمحت هذه التحسينات للمحرك البخاري باستبدال عجلة المياه والخيول كمصادر رئيسية للطاقة للصناعة البريطانية ، وبالتالي تحريرها من القيود الجغرافية والسماح لها بأن تصبح أحد المحركات الرئيسية في الثورة الصناعية.

الشروط الاساسية

  • المحرك الترددية: محرك حراري يُعرف أيضًا باسم محرك مكبس يستخدم مكبسًا واحدًا أو أكثر لتحويل الضغط إلى حركة دوارة. الأنواع الرئيسية هي محرك الاحتراق الداخلي ، والذي يستخدم على نطاق واسع في السيارات والمحرك البخاري ، والدعامات الأساسية للثورة الصناعية ومحرك ستيرلينغ المخصص للتطبيق.
  • حركة موازية: وصلة ميكانيكية اخترعها المهندس الاسكتلندي جيمس وات عام 1784 لمحرك البخار مزدوج وات. يسمح للقضيب بالتحرك بشكل مستقيم لأعلى ولأسفل لنقل الحركة إلى شعاع يتحرك في قوس ، دون وضع إجهاد جانبي على القضيب.
  • بولتون ووات: شركة هندسية وتصنيعية بريطانية مبكرة في مجال تصميم وتصنيع المحركات البخارية البحرية والثابتة. تأسست في ويست ميدلاندز الإنجليزية حول برمنغهام في عام 1775 كشراكة بين الشركة المصنعة الإنجليزية ماثيو بولتون والمهندس الاسكتلندي جيمس وات ، وكان للشركة دور رئيسي في الثورة الصناعية ونمت لتصبح منتجًا رئيسيًا للمحركات البخارية في القرن التاسع عشر .
  • مكثف: جهاز أو وحدة تستخدم لتكثيف مادة من حالتها الغازية إلى حالتها السائلة بتبريدها ، مما ينقل الحرارة الكامنة من المادة إلى مبرد المكثف. عادةً ما تكون هذه الأجهزة عبارة عن مبادلات حرارية ، لها تصميمات مختلفة وتأتي بأحجام عديدة تتراوح من الصغيرة نوعًا ما (المحمولة) إلى الوحدات الصناعية الكبيرة جدًا المستخدمة في عمليات المصنع.
  • محرك الغلاف الجوي: محرك اخترعه Thomas Newcomen في عام 1712 ، وغالبًا ما يشار إليه ببساطة باسم محرك Newcomen. يتم تشغيل المحرك عن طريق تكثيف البخار المسحوب في الأسطوانة ، وبالتالي خلق فراغ جزئي والسماح للضغط الجوي بدفع المكبس إلى داخل الأسطوانة. كان أول جهاز عملي لتسخير البخار لإنتاج الأعمال الميكانيكية.

جيمس وات: تحسين محرك Newcomen

في عام 1698 ، اخترع المصمم الميكانيكي الإنجليزي Thomas Savery جهاز ضخ يستخدم البخار لسحب المياه مباشرة من البئر عن طريق فراغ ناتج عن تكثيف البخار. تم اقتراح الجهاز أيضًا لتصريف المناجم ، ولكن يمكنه فقط سحب السوائل حتى حوالي 25 قدمًا ، مما يعني أنه يجب أن يكون موجودًا ضمن هذه المسافة من أرضية المنجم. عندما أصبحت المناجم أعمق ، كان هذا غير عملي في كثير من الأحيان. تم العثور على حل لتصريف المناجم العميقة بواسطة Thomas Newcomen ، الذي طور محركًا جويًا يعمل أيضًا على مبدأ الفراغ. كان محرك Newcomen أقوى من محرك Savery. لأول مرة ، يمكن رفع المياه من عمق يزيد عن 150 قدمًا. ومع ذلك ، بينما جلبت محركات Newcomen فوائد عملية ، إلا أنها كانت غير فعالة من حيث استخدام الطاقة. كان نظام إرسال نفاثات من البخار ثم الماء البارد بالتناوب في الأسطوانة يعني أن جدران الأسطوانة يتم تسخينها بالتناوب ثم تبريدها مع كل ضربة. ستستمر كل شحنة من البخار يتم إدخالها في التكثيف حتى تقترب الأسطوانة من درجة حرارة العمل مرة أخرى ، لذلك في كل ضربة يتم فقد جزء من جهد البخار.

في عام 1763 ، كان جيمس وات يعمل كصانع أدوات في جامعة جلاسكو عندما تم تكليفه بمهمة إصلاح محرك نموذجي Newcomen ولاحظ مدى عدم كفاءته. في عام 1765 ، تصور وات فكرة تزويد المحرك بغرفة تكثيف منفصلة ، والتي أطلق عليها اسم المكثف. نظرًا لأن المكثف وأسطوانة العمل كانا منفصلين ، حدث التكثيف دون فقد كبير للحرارة من الأسطوانة. ظل المكثف باردًا وتحت الضغط الجوي في جميع الأوقات ، بينما ظلت الأسطوانة ساخنة في جميع الأوقات. تم سحب البخار من الغلاية إلى الاسطوانة الموجودة أسفل المكبس. عندما وصل المكبس إلى قمة الأسطوانة ، أغلق صمام مدخل البخار وفتح الصمام الذي يتحكم في المرور إلى المكثف. أدى الضغط المنخفض للمكثف إلى سحب البخار إلى الأسطوانة حيث يتم تبريده وتكثيفه من بخار الماء إلى ماء سائل ، مما يحافظ على فراغ جزئي في المكثف تم توصيله إلى مساحة الأسطوانة عن طريق ممر التوصيل. ثم دفع الضغط الجوي الخارجي المكبس لأسفل الأسطوانة.

أدى فصل الأسطوانة والمكثف إلى القضاء على فقدان الحرارة الذي حدث عندما تم تكثيف البخار في أسطوانة العمل لمحرك Newcomen. أعطى هذا محرك Watt كفاءة أكبر من محرك Newcomen ، مما قلل من كمية الفحم المستهلكة أثناء القيام بنفس القدر من العمل. في تصميم Watt & # 8217s ، تم حقن الماء البارد فقط في غرفة التكثيف. يُعرف هذا النوع من المكثفات باسم a مكثف نفاث.

كان التحسين التالي لـ Watt & # 8217s لتصميم Newcomen هو إغلاق الجزء العلوي من الأسطوانة وإحاطةها بغطاء. تم تمرير البخار عبر الغلاف قبل إدخاله أسفل المكبس ، مما يحافظ على دفء المكبس والأسطوانة لمنع التكثف داخلها. لم يستخدم واط البخار عالي الضغط بسبب مخاوف تتعلق بالسلامة ، على الرغم من أنه كان على دراية بإمكانياته وأدرج معرفة عملية موسعة في براءة اختراعه لعام 1782. أدت هذه التحسينات إلى النسخة المطورة بالكامل من 1776 والتي دخلت حيز الإنتاج بالفعل.

بولتون ووات يتعاونان

أظهر المكثف المنفصل إمكانات هائلة لإدخال تحسينات على محرك Newcomen ، لكن واط كان لا يزال محبطًا بسبب المشكلات التي تبدو مستعصية على الحل قبل التمكن من تحسين محرك قابل للتسويق. فقط بعد الدخول في شراكة مع ماثيو بولتون أصبح هذا حقيقة. أخبر وات بولتون عن أفكاره حول تحسين المحرك ، ووافق بولتون ، وهو رجل أعمال متعطش ، على تمويل تطوير محرك اختبار في سوهو ، بالقرب من برمنغهام. أخيرًا ، تمكن وات من الوصول إلى المرافق والخبرة العملية للحرفيين الذين تمكنوا قريبًا من تشغيل المحرك الأول. نظرًا لأنه تم تطويره بالكامل ، فقد استخدم وقودًا أقل بنسبة 75٪ من طراز Newcomen المماثل.

المكونات الرئيسية لمحرك ضخ واط ، روبرت إتش ثورستون ، تاريخ نمو المحرك البخاري ، D.Appleton & amp Co ، 1878.

كان محرك بولتون ووات البخاري (المعروف أيضًا باسم محرك واط) ، الذي تم تطويره بشكل متقطع من عام 1763 إلى عام 1775 ، بمثابة تحسين في تصميم محرك نيوكومن وكان نقطة رئيسية في الثورة الصناعية.

في عام 1775 ، صمم وات محركين كبيرين: أحدهما لمنجم بلومفيلد في تيبتون والآخر لأعمال الحديد جون ويلكينسون في ويلي ، شروبشاير ، وقد اكتمل كلاهما في عام 1776. العمل في تلك السنة. كانت ممارسة Boulton and Watt & # 8217s هي مساعدة مالكي المناجم والعملاء الآخرين على بناء المحركات ، وتزويد الرجال بنصبها والأجزاء المتخصصة. ومع ذلك ، فإن الربح الرئيسي من براءات الاختراع الخاصة بهم تم الحصول عليه من فرض رسوم ترخيص على مالكي المحركات ، بناءً على تكلفة الوقود الذي وفروه. تعني الكفاءة الأكبر في استهلاك الوقود لمحركاتهم أنها كانت أكثر جاذبية في المناطق التي يكون الوقود فيها باهظ الثمن ، ولا سيما كورنوال ، حيث تم طلب ثلاثة محركات في عام 1777.

تحسينات لاحقة

كانت محركات Watt الأولى عبارة عن محركات ضغط جوي ، مثل محرك Newcomen ولكن مع فصل التكثيف عن الأسطوانة. أدى تشغيل المحركات باستخدام كل من بخار الضغط المنخفض والفراغ الجزئي إلى زيادة إمكانية تطوير المحرك الترددي. An arrangement of valves could alternately admit low-pressure steam to the cylinder and connect with the condenser. Consequently, the direction of the power stroke might be reversed, making it easier to obtain rotary motion. Additional benefits of the double-acting engine were increased efficiency, higher speed (greater power), and more regular motion.

Before the development of the double-acting piston, e to the beam and the piston rod were linked by a chain, which meant that power could only be applied in one direction, by pulling. This was effective in engines used for pumping water, but the double action of the piston meant that it could push as well as pull. Further, it was not possible to connect the piston rod of the sealed cylinder مباشرة to the beam, because while the rod moved vertically in a straight line, the beam was pivoted at its center with each side inscribing an arc. To bridge the conflicting actions of the beam and the piston, Watt developed his parallel motion. This masterpiece of engineering uses a four-bar linkage coupled with a pantograph (a type of current collector) to produce the required straight-line motion much more cheaply than if he had used a slider type of linkage. He was very proud of his solution.

Watt’s parallel motion on a pumping engine

In a letter to his son in 1808, James Watt wrote, “I am more proud of the parallel motion than of any other invention I have ever made.” The sketch he included actually shows what is now known as Watt’s linkage, which was described in Watt’s 1784 patent but was immediately superseded by the parallel motion. The parallel motion differed from Watt’s linkage by having an additional pantograph linkage incorporated in the design. This did not affect the fundamental principle but it allowed the engine room to be smaller because the linkage was more compact.

Having the beam connected to the piston shaft by a means that applied force alternately in both directions also meant that the motion of the beam could be used to turn a wheel. The simplest solution to transforming the action of the beam into a rotating motion was to connect the beam to a wheel by a crank, but because another party had patent rights on the use of the crank, Watt was obliged to come up with another solution. He adopted the epicyclic sun and planet gear system suggested by employee William Murdoch, only later reverting, once the patent rights had expired, to the more familiar crank seen on most engines today. The main wheel attached to the crank was large and heavy, serving as a flywheel that once set in motion, by its momentum maintained a constant power and smoothed the action of the alternating strokes. To its rotating central shaft, belts and gears could be attached to drive a great variety of machinery. Because factory machinery needed to operate at a constant speed, Watt linked a steam regulator valve to a centrifugal governor, which he adapted from those used to automatically control the speed of windmills.

These improvements allowed the steam engine to replace the water wheel and horses as the main sources of power for British industry, thereby freeing it from geographical constraints and becoming one of the main drivers in the Industrial Revolution. Watt was also concerned with fundamental research on the functioning of the steam engine. His most notable measuring device, still in use today, is the Watt indicator, incorporating a manometer to measure steam pressure within the cylinder according to the position of the piston. This enabled a diagram to be produced representing the pressure of the steam as a function of its volume throughout the cycle.


The History of Steam Trains and Railways

An invention that changed the world was 200 years old in 2004. Britain celebrated the bicentenary of the steam railway locomotive with a year-long events programme, but it was not an engineering giant such as James Watt or George Stephenson that was fêted.

The man who first put steam engines on rails was a tall, strong Cornishman described by his schoolmaster as “obstinate and inattentive”. Richard Trevithick (1771-1833), who learnt his craft in Cornish tin mines, built his “Penydarren tram road engine” for a line in South Wales whose primitive wagons were pulled, slowly and laboriously, by horses.

On February 21, 1804, Trevithick’s pioneering engine hauled 10 tons of iron and 70 men nearly ten miles from Penydarren, at a speed of five miles-per-hour, winning the railway’s owner a 500 guinea bet into the bargain.

He was 20 years ahead of his time – Stephenson’s “Rocket” was not even on the drawing board but Trevithick’s engines were seen as little more than a novelty. He went on to engineer at mines in South America before dying penniless aged 62. But his idea was developed by others and, by 1845, a spider’s web of 2,440 miles of railway were open and 30 million passengers were being carried in Britain alone.

With the launch in January 2004 of a new £2 coin by the Royal Mint – bearing both his name and his ingenious invention, a coin approved by Queen Elizabeth II – Trevithick at last received the public recognition he deserved.

Perhaps because it was the birthplace, Britain can boast more railway attractions per square mile than any other country. The figures are impressive: more than 100 heritage railways and 60 steam museum centres are home to 700 operational engines, steamed-up by an army of 23,000 enthusiastic volunteers and offering everyone the chance to savour a bygone age by riding on a lovingly preserved train. The surroundings – stations, signal-boxes and wagons – are equally well preserved and much in demand by TV companies filming period dramas. (Website: https://www.heritagerailways.com)

Wales deserves a special mention for its Great Little Trains. Though small in stature, these narrow-gauge lines are real working railways, originally built to haul slate and other minerals out of the mountains, but now a wonderful way for visitors to admire the scenery, which is breathtaking. There are eight lines to choose from and one, the Ffestiniog Railway, is the oldest of its kind in the world.

Then there are the railway museums that are historic in their own right. “Steam” at Swindon is built into the former workshops of the Great Western Railway (GWR) which has near-legendary status among rail fans the GWR Railway Centre at Didcot re-creates its golden age in an old steam depot where polished engines are tended lovingly. Part of Manchester’s Museum of Science and Industry is situated in the world’s oldest passenger station and the ‘Thinktank’ museum in Birmingham contains the world’s oldest active steam engine, designed by James Watt in 1778.

But it is North East England that is known as the birthplace of railways for here, around Newcastle, the world’s first tramways were laid and, later, the world’s first public railway between Stockton and Darlington steamed into life. At Shildon in County Durham, a £10 million permanent Railway Village is taking shape, to open in the autumn, the first out-station of the National Railway Museum.

At nearby Beamish, the open-air museum of North Country Life – where the past is brought magically to life – there’s an opportunity to see one of the earliest railways re-created. Feel the wind – and steam – in your hair as you travel in open carriages behind a working replica of a pioneering engine such as Stephenson’s Locomotion No.1, built in 1825.

If you can, go south-westwards to Cornwall where the story of the great engineer Trevithick began. In his home town of Camborne is a bronze statue of him holding a model of one of his engines while not far away the little thatched cottage where he lived, at Penponds, is open to the public. It is hard to imagine that scribblings in this humble home were to lead to the ‘high-pressure steam engine’ and the world would never be quite the same again.


Steamboat

Steam-powered vessels were important to the growth of the U.S. economy in the antebellum years.

Earth Science, Geography, Physical Geography, Social Studies, World History

Steamboat River Transport

Steamboats proved a popular method of commercial and passenger transportation along the Mississippi River and other inland U.S. rivers in the 19th century. Their relative speed and ability to travel against the current reduced the time and expense of shipping.

Any seagoing vessel drawing energy from a steam-powered engine can be called a steamboat. However, the term most commonly describes the kind of craft propelled by the turning of steam-driven paddle wheels and often found on rivers in the United States in the 19 th century. These boats made use of the steam engine invented by the Englishman Thomas Newcomen in the early 18 th century, and later improved by James Watt of Scotland. Several Americans made efforts to apply this technology to maritime travel. The United States was expanding inland from the Atlantic coast at the time. There was a need for more efficient river transportation, since it took a great deal of muscle power to move a craft against the current.

In 1787, John Fitch demonstrated a working model of the steamboat concept on the Delaware River. The first truly successful design appeared two decades later. It was built by Robert Fulton with the assistance of Robert R. Livingston, the former U.S. minister to France. Fulton&rsquos craft, the كليرمونت, made its first voyage in August of 1807, sailing up the Hudson River from New York City to Albany, New York, at an impressive speed of eight kilometers (five miles) per hour. Fulton then began making this round trip on a regular basis for paying customers.

Following this introduction, steamboat traffic grew steadily along the Mississippi River and other river systems in the inland United States. There were numerous kinds of steamboats that had different functions. The most common type along Southern rivers was the packet boat. Packet boats carried human passengers as well as commercial cargo, such as bales of cotton from Southern plantations. Compared to other types of craft used at the time, such as flatboats, keelboats, and barges, steamboats greatly reduced both the time and expense of shipping goods to distant markets. For this reason, they were enormously important in the growth and consolidation of the U.S. economy before the Civil War.

Steamboats were a fairly dangerous form of transportation, due to their construction and the nature of how they worked. The boilers used to create steam often exploded when they built up too much pressure. Sometimes debris and obstacles&mdashlogs or boulders&mdashin the river caused the boats to sink. This meant that steamboats had a short life span of just four to five years on average, making them less cost effective than other forms of transportation.

In the later years of the 19 th century, larger steam-powered ships were commonly used to cross the Atlantic Ocean. ال Great Western, one of the earliest oceangoing steam-powered ships, was large enough to accommodate more than 200 passengers. Steamships became the predominant vehicles for transatlantic cargo shipping as well as passenger travel. Millions of Europeans immigrated to the United States aboard steamships.

By 1900, railroads had long since surpassed steamboats as the dominant form of commercial transport in the United States. Most steamboats were eventually retired, except for a few elegant &ldquoshowboats&rdquo that today serve as tourist attractions.


شاهد الفيديو: تعرف من هو مخترع السيارة و متى و أين تم صنع أول سيارة بالعالم (كانون الثاني 2022).