Aurumasin (2)

Narva Eesti Gümnaasium
Referaat
Aurumasin
Katti Tširkova
8.klass
Narvas
2007
Aurujõu ajastu
Aurumasin leiutati 1777 .aastal.Peatselt kasutati aurujõudu mitmesuguste masinate käitamiseks ja inimesed siirdusid linnadesse,et hakata uutea vabrikutes tööle.Seda ajaltut on hakatud nimetama tööstusrevolutsiooniks.
Arurmasina põhimõte:Esimene mootor ,mis ehitati masina käitamiseks ,oli aurumasin.Aurumasinad muundavad põlemisel saadud soosjusenergia liikumisenergiaks. Aurumasin on masin ,mis silindri ja selles liikuva kolvi abil muudab auru energiat mehaaniliseks tööks. Aurukastlasu tulev aur lükkab kolvi ühte silindri otsa,seejärel lülitab jaotussiiber auruvoolu ümber,nii et aur rõhub kolbi teiselt poolt ja see liigub silindri teise otsa tagasi.Pidevalt edasi-tagasi liikuv kolb paneb väntmehhanismi kaudu pöörlema võlli ja liikumist ühtlustava raske hooratta.Selline jõumasin on universaalne,sest teda saab üles seada ükskõik kus
ja pöördliikumine sobib hästi töömasinate käitamiseks.
Aurumasinast
Meie ajaarvamise esimesel sajandil mõtles vanakreeka teadlane Heron Aleksandriast välja mitmeid nutikaid mehhanisme ,milles leidis rakendust auru jõud.Kahjuks jäid need seadmed haruldasteks,sest tolleaegses orjandlikus ühiskonnas polnud ühiskondlikke ega ka majanduslikke tingimusi,mis oleksid võimaldanud teadlase tööd kasutusele võtta.
17.sajandi lõpuks oli olukord muutunud.Kaevandustes otsiti varasematest tõhusamaid vahendeid,et kaeveõõntesse kogunevat vett välja pumbata .Seni kasutati osaliselt suruõhuga töötavaidkäsipumpasid,kuid
enam need ei rahuldanud ning oldi valmis kõikvõimalikeks katsetusteks.Peagi leiutas inglane Thomas Savery uue vee pumpamise mooduse.
Thomas Savery aurumasin ehk „Kaevurite sõber”: 1698 .aastal patenteeris kapten Thomas Savery Londonis auru jõul töötava pumba. Ta teadis hästi oma leiutise tähtsust,öeldes,et juba mõne aastaga kahe-või isegi kolmekordistab ta leiutis kuningriigi rikkused.Savery kutsus oma leiutist „kaevurite sõbraks”,sest ta kavatses sellega kaevandusest vett välja pumbata.Sellega muutus kaevurite töö palju ohutumaks ja mugavamaks.
1698.aastal täiustas pumpa inglise lendur Thomas Newcomen,pannes selle tööle väiksema rõhuga.
Thomas Newcomeni kiikuva talaga masin: 1712 .aastal kavandas Inglismaal Dartmouthis elav rauakaupmees Thomas Newcomen Savery omast parema masina.Selle iseloomulikuks osaks oli massiivne puust risttala.Selline kiikuva talaga aurumasin seati üles kaevandusšahti ava kohale.Niisugust pumpa kasutati esimest korda väljapumpamiseks Cornwali tinakaevandusest.
Ent pump ei olnud ikka veel piisavalt tõhus.Enne murest lahti ei saanud,kui Glasgow ` ülikoolis töötanud šoti mehhaanik James Watt seitsekümmend aastat hiljem probleemi lahendas.
James Watti aurumasin:Ühel päeval 1763 .aastal parandas Šotimaal Glasgow`s elav tööriistategija James Watt üht Newcomeni tüüpi aurumasinat.Miks on see masin ometi nii vilets?Vastus sellele küsimusele käis tal peast läbi välgusähvatusena ühel jalutuskäigul.Auru kuumutatakse ja jahutatakse ju samas silindris .Miks mitte juhtida aur jahtumiseks teise silindrisse.Niisuguse ta ehitas,nimetades seda kondensaatoriks.Ja taoline masin töötas!Watt patenteeris selle leiutise ja aurumasin tänapäeva mõttes oligi leiutatud.Peale selle võttis ta patengi ka aurumasina regulaatorile,mis tagas masina ühtlase töötamiskiiruse.Watti aurumasin oil õnnestunud kui statsionaarne jõuallikas.Kahjuks töötas see võrdlemisi madalal survel ega suutnud panna liikuma auruvedurit.James Watti aurumasinal oli omaette kondensaator auru jahutamiseks pärast peasilindri läbimist.See võimaldas hoida peasilindrit kuumana ning suurendada nii masina efektiivsust.Kogu saladus seisis siin kahepoolse jaotusega siibris.
Watti aurumasin kogus populaarsust ning pani aluse paljusele tähtsatele leiutistele,teiste hulgas ka auruvedurile ja –laevale ning soojuselektrijaamale.Praegu asendavad aurumasinaid aurutuebiinid ja sisepõlemismootorid.
Aurumasin
Juba sajandeid tagasi märkasid inimesed auru väljumist anumast. Nutikamad hakkasid mõtlema selle üle, kuidas seda ära kasutada.18. saj. lõpus, kui arenev tööstus hakkas nõudma suurel hulgal mehaanilist energiat, leiutati paljudes vee- ja tuuleenergiat mitte omavates kohtades auru jõul töötavaid seadmeid. Need niinimetatud atmosfäärimasinad koosnesid tavaliselt silindrist, milles keeva vee aur tõstis üles raske kolvi. Kolvi jõudmisel silindri külgseinas oleva avani väljus aur atmosfääri ning kolb langes alla. Sellised masinad tulid edukalt toime vee pumpamise või raskuste tõstmisega, kuid ei suutnud anda tööstusmasinatele vajalikku stabiilse kiirusega pöörlemist.1698 aastal konstrueeris Suurbritannias T. Savery kaevanduste tarbeks aurukäitusega, imeva, kolvita veepumba, nn. kaevuri sõbra.1705 ehitas T. Newcomen veepumba käitamiseks ühepoolselt töötava kolviga atmosfääri aurumasina, mida kasutati laiemalt ka kaevandustes. 1765 ehitas I. Polzunov metallisulatusahju, lõõtsa käitamiseks kahe kordamööda töötava silindriga atmosfääriaurumasina. Siiski vajati enamat. Probleemi lahendas inglise leidur J.Watt, kes valmistas kuulsa aurumasina 1782 . aastal. Tema mõte seisnes selles, et anumal, kus keeks vesi, oleks vaid üks väljapääs aurule. Rõhu suurenemise tagajärjel paneks aur liikuma mingi keha edasi-tagasi. Siis saaks selle keha panna tegema tööd mingil kindlal eesmärgil.Watti aurumasina koostises oli kaanega veeanum, mida sai kütta ning kaanega sulgeda. Küttekatlast väljus toru, mida hakati nimetama silindriks. Selles paiknes kolb.Lisaks neile osadele oli ka veel suur korsten , mille kaudu juhiti välja juba kasutatud aur. Aurukatlast tulev aur suundub aurukatla silindrisse, kus ta paisudes paneb kolvi liikuma. Tagasikäigul surub kolb heitauru silindrist väliskeskkonda. Kolvi edasi-tagasi liikumise muudab väntmehhanism väntvõlli pöördliikumiseks. Väntvõlli pöörlemist ühtlustab hooratas . Siiberaurujaotusega aurumasinas korraldab auru sisse- ja väljalaset siiber, mis saab kolvi liikumisega seostatud liikumise väntvõllilt; klappidega aurumasinas teevad seda klapid, mida käitab jaotusvõll. Otsevooluaurumasinas laseb auru silindrisse siiber. Aur väljub silindri keskel olevatest avadest .Aurumasina kasutuselevõtt oli majanduse kiire arengu üks trumpe ( esmalt Suurbritannias, hiljem mujal). Ainsa jõumasinana püsis ta veonduses ja tööstuses kogu 19. sajandi.Kütusena kasutati aurumasinates peamiselt tahkeid aineid, sest vedelkütused olid sel ajal suhteliselt tundmatud. Tahket kütust kulus palju ning sõidukitel oli tarvis tihti peatusi teha, et kütet juurde võtta. Kuna ühiskonna vajadused kasvasid ning oli vaja kiiremini läbida pikemaid vahemaid ning teha rohkem tööd, püüti leida energiatootmisviise, mis oleks energiarikkamad teatud koguse kütte kohta. See viiski edasi vedelkütuste, nafta ja bensiini, kasutuselevõtmiseni. Tänapäeval töötab enamus soojusmasinaid nende kütustega, sest neid on lihtsalt parem kasutada. Pole ju enam kusagil näha aurukatlaga ronge, kus katlakütja pidevalt “tule all hoiab”.
James Watt
James watt oli sündinud 19. jaanuraril 1736. aastal Greenock`is.Tema isa oli laevamehhaanik ,laeva omanik ja töövõtuorganisaator,samal ajal Jamesi ema , Agnus Muirhead oli silmapaistvast perest ning oli väga haritud naine.
Watt ei käinut koolis eriti tihti,selle asemel õpetas teda kodus ema.Ta oli väga osav, tal oli andekus matemaatikas, kuid ladina ja kreeka keel jätsid ta külmaks,samas oli ta väga huvitatud Šotimaa legendidest ja teadusest.
Kui ta oli 17 suri ta ema ning tema isa tervis hakkas halvenema.Watt rändas Londonisse,et õppida tööriistadevalmistamist,mis võttis tal terve aasta.Siis pöördus ta Šotimaale tagasi Glasgow`isse,selleks et alustada enda äri tööriistade valmistamises.Kuid äri tegemine tal ei õnnestunud kuna ta ei olnud ülikoolis vähemalt 7 aastat õppinud.Kuid tema olukorra päästsid 3 professorit Glasgowi Ülikoolist,kes pakkusid talle võimaluse korraldada väike sümpoosiun ülikooli piirides.See toimus 1758.aastal ning üks rofessoritest,füüsika ja keemia professor Joseph Black ,sai Watti sõbraks ja toetajaks.
Aastal 1764 abiellus Watt professori nõoga Margaret Milleriga,kellega tal oil 5 last,kellest 2 juba elasid iseseisvat elu.Margaret suri 1772.aastal sünnitades.Aastal 1777 abiellus Watt uuesti Ann MacGregoril kes oli Glasgow värvivalmistaja tütar.
Wattil oli ka vend nimega John, kes oli hukkunud laevaõnnetuses kui Watt oli 17 aastane.
Watt oli väga intusiastlik leiutaja väga mahuka mõtlemisvõimega, sageli segas tal oma tööd lõpetada kuna ta nägi alati uusi ja uusi täiustusi tema töödele.ta oli kvalifitseeritud enda kätega ning oli samas ka võimeline sooritama süstemaatlike teaduslikke suurusi,mis võisid välja arvutada täiustuste kogust.
Watt oli tõeline härrasmees keda austasid paljud teised härrased.Ta oli tähtis liige Lunar Ühiskonnas ning oli väga suure silmaringiga inimene.Watt oli küllaltki vaene ärimees ning eriti ei tahtnud sõlmida lepinguid nendega kes tahtsid aurumasinat kasutada.Watt oli väga mures oma rahalise seisuse kohta.
Watti ümber keerles palju vaidlusi nagu ka paljude tähtsate leiutiste puhul on palju vaidlusi nii on ka vaidlu selle kohta,et kas Watt oli tõeline tähtsate leiutiste leiutaja.Kuid samas pole mingit vaidlust selle kohta,et Watt on tema väga tähtsa leiutise leiutaja..Kuid samas pole mingit vaidlust selle kohta,et Watt on tema väga tähtsa leiutise leiutaja.
Wattist on koguni kirjutatud ka raamatuid :

• Dickenson, H. W., James Watt: Craftsman and Engineer Cambridge University Press (1935).
  
• H.W. Dickinson and Hugh Pembroke Vowles James Watt and the Industrial Revolution (published in 1943, new edition 1948 and reprinted in 1949. Also published in Spanish and Portuguese (1944) by the British Council)
  
• J. P. Muirhead, Origin and Progress of the Mechanical Inventions of James Watt (London, 1854).
  
• J. P. Muirhead, Life of Watt (London, 1858).
  
• Samuel Smiles, Lives of the Engineers, (London, 1861-62, new edition, five volumes, 1905).
  
• "Some Unpublished Letters of James Watt" in Journal of Institution of Mechanical Engineers (London, 1915).
  
• Carnegie, Andrew , James Watt University Press of the Pacific (2001) (Reprinted from the 1913 ed.), ISBN 0-89875-578-6.
  
• Hills , Rev. Dr. Richard L., James Watt, Vol 1, His time in Scotland, 1736-1774 (2002); Vol 2, The years of toil, 1775- 1785 ; Vol 3 Triumph through adversity 1785-1819. Landmark Publishing Ltd, ISBN 1-84306-045-0.
  
• Marsden, Ben. Watt's Perfect Engine Columbia University Press (New York , 2002) ISBN 0-231-13172-0.
  

Wattile on pühendatud ka palju ausambaid.Üks hiiglaslik Watti ausammas Chantrey oli paigutatud Westminster Abbey `isse ning sellele ausambale on kirjutatud järgmised sõnad:
NOT TO PERPETUATE A NAME,
WHICH MUST ENDURE WHILE THE PEACEFUL ARTS FLOURISH,
BUT TO SHOW
THAT MANKIND HAVE LEARNED TO HONOUR THOSE
WHO BEST DESERVE THEIR GRATITUDE,
THE KING ,
HIS MINISTERS, AND MANY OF THE NOBLES
AND COMMONERS OF THE REALM
RAISED THIS MONUMENT TO
JAMES WATT
WHO DIRECTING THE FORCE OF AN ORIGINAL GENIUS
EARLY EXERCISED IN PHILOSOPHIC RESEARCH
TO THE IMPROVEMENT OF
THE STEAM-ENGINE
ENLARGED THE RESOURCES OF HIS COUNTRY
INCREASED THE POWER OF MAN
AND ROSE TO AN EMINENT PLACE
AMONG THE MOST ILLUSTRIOUS FOLLOWERS OF SCIENCE
AND THE REAL BENEFACTORS OF THE WORLD
BORN AT GREENOCK MDCCXXXVI
DIED AT HEATHFIELD IN STAFFORDSHIRE MDCCCXIX
Veidi auruvedurist
Pärast aurumasina leiutamist kuid mäksa hiljem konstrueeriti auruvedur .Selleks asetati aurumasin ratastega vankrile,mis võis liikuda mööda rööpaid.Nii sündis ka raudtee .Esimese kõrgsurveaurumasina jõul liikuva vaguni ehitas 1801.aastal inglane Richard Trevithick.seda masinat kasutati peamiselt kivisöebasseinides.Otsustava täiustuse tegemise au sel alal sai osaks kaevanduse tuletõrjuja pojale Georg Stephensonile.Nimelt,ta suunas läbitöötanud auru väljuma korstnast.viimane asjaolu tagas leekidele küttekoldes hea tõmbe ning andis masinale küllaldaselt võimsust veduri liikumapanekuks mööda rööpaid.Seega pani auruveduri sünd alguse raudteeajastule. Richard Trevithick`i aurumasin liikus metallrööbastel.See võis vedada kuni 20-tonniseid koormaid,kuid liikus väga aeglaselt. Georg Sephensoni kuulsaim vedur või nn.”Puffing Billy ”(„Puhkiv Billy”) oli must-kollane „Rocket”(„Rakett”).
See arendas peadpööritavat kiirust – kuni 20 miili tunnis.
Esimene reisijate vedamiseks ehitatud raudtee hakkas tegutsema 1825.aastal Inglismaal.Vähem kui sada aastat hiljem oli raudtee jõudnud levida üle kogu maailma.
Raudruun,nii kutsusid auruvedurit Põhja-Ameerika põlisasukad ning selles nimes väljenduvad kujukalt tolleaegse veduri omadused.Auruvedur aitas oma aja kohta enneolematult kiiresti ja turvaliselt toimetada reisijaid ja kaupu väga paljudesse paikadesseüle kogu maailma.See aitas oluliselt kaasa majanduse tormilisele arengule 18.ja 19. sajandil.
Esimene auto ehitati 1769 .aastal ja nsee oli nii öelda liikuv aurumasin.Kuid auruautod olid aeglased ja suitsesid.Nende mootorid olid kohmakad ja rasked ning kaasa tuli vedada rohkesti kütust.
Veidi aurulaevadest
1707.aastal leiutas Denis Papin aurujõul töötava sõurattaga laeva.Kui ta aga püüdis oma uue laevaga sõita,purustasis selle vihased paadimehed. Viimased kartsid,et taoline laev võttab neilt töö.
1807.aastal ehitas ameerika juveliir ja portreemaalija Robert Fulton esimese aurulaeva ehk auriku , millega ta vedas tasu eest reisijaid.Laeva nimi oli „Clermont”.Ta laenas idee teiselt ameerika leidurilt John Fitch`ilt,kes ehitas esimese auriku Delaware jõele juba 1787.aastal.
Jutt aurikus: Aurikud ei sündinud kohe "puhtatõulistena". Et kallist sütt säästa, sõitsid laevad soodsa tuule korral ka purjede abil nagu olid seda teinud sajandeid. Võimalike rikete kartuses sõideti aurikutega algul vaid suurematel siseveekogudel ja rannikumeres.
Esimese purjeaurikuna söandas Atlandi ületada Savannah 1819. a maikuus. Reis New Yorgist Liverpooli kestis 27 päeva, 53 kW-st aurumasinat kasutati vaid 8 (teistel andmetel siiski 85) tundi. Sellega ei avatud veel regulaarset laevaliiklust aurikutega – see laev lihtsalt müüdi ookeani teisele kaldale.
Omas ajas muljetavaldav oli Taani purjeauriku Curaēao julgus ookeanile väljakutset esitada. Aastail 1827–29 sooritas ta kolm reisi Surinami ja tagasi, kasutades enamasti aurujõudu.
Et aurumasin oli uus asi, juhtus nende laevadega halenaljakaid asjugi. 1833. a müüdi Kanada purjeaurik Royal William Hispaaniale, kus ta pidi saama nimeks Ysabella Segunda. Teel uude kodusadamasse tuli aurumasin sageli stopata, et katlast ja katlaseadmeist välja kraapida sinna kogunenud sool – ju siis ei osanud konstruktorid-ehitajad arvestada, et merevesi ei kõlba kasutada. Oleks samal ajal Neptun midagi ette võtnud…
Kogemused on parimad õpetajad. Laevade puukorpused asendusid algul raud-, sajandi lõpupoole juba teraskeredega (1888. a Lloydsi registri andmeil juba 90 %), väheefektiivne sõuratas vahetus sõukruviga. Viimase olevat 1829. a leiutanud ja oma laeval Civetta kasutusele võtnud austerlane Josef Ressel, kuid patent aastast 1836 kuulub inglase J. Smithi ja rootslase J. Ericssoni nimele – ja nii teatakse neid sõukruvi leidureina… Kunagised merede valitsejad , purjekatest kaunitarid, taandusid aurulaevadele söe kohaletoimetajaiks, et siis hoopiski kaduda…
Laevaliiklus oli nüüd kahe mandri vahel juba väga elav, tekkinud olid laevakompaniid – neist tõusid aja jooksul tuntuimateks (lühendatult) Great Western , Cunard Line, Collins, White Star Line, Inman jt. Muidugi käis nende vahel äge nügimine – kes keda? Panustati kiirusele , laevade suurusele ja reisijate mugavusele (loomulikult ei unustatud enda kasu). Peale selle 1830. a käis Samuel Cunard Admiraliteedile välja idee seada sisse pidev postivedu üle Atlandi. Muidugi nõudis side ehk postivedu omakorda kiireid laevu. Idee posti vedada tõotas – ja hiljem osutus tõeseks – suurt tulu. Mitte üksi postisaadetiste väike maht ja kõrge hind – rohkem tõi tulu kaasnev prestii_. Johnil või Billil oli lihtne arutleda – kui nn valitsusside käib selle kompanii laevadega, siis saadan mina ka oma kauba sedakaudu teele ning soovil-vajadusel astun isegi pardale . Reklaam missugune!
Et innustada kapteneid endast, laevast ja meeskonnast kõike välja pigistama , mõtles seesama Samuel Cunard välja auhinna Sinise Lindi. Selle 15 meetri pikkuse ja mitte patsipaela, vaid ehtsa plagu laiuses siidlindi võis oma laeva vöörmasti heisata kapten, kelle alus oli kõige kiiremini Atlandi ületanud. Tulemuseks oli, et sellise laeva kapteni rind läks uhkusest kaks korda rohkem kummi ja vastutulevate laevade kaptenid sööstsid oma meeskonnale säru tegema. Suur madin Sinise Lindi võitmiseks oli alguse saanud.
Kokkuvõtteks
Aurumasinate kasutuselevõtt pani alguse tööstuse laiaulatuslikule arengule. Tööd, mis enne tehti käsitsi, oli nüüd võimalik teha  masinaid kasutades. Kuna tööstus arenes, tekkis järjest suurem vajadus toodangut transportida ning tööstusettevõtetele toorainet tuua. Selleks oli tarvis transpordivahendeid.
  1825. aastal valmistati esimene aurumasin- rong . Võib-olla oled ka ise sellise auruveduriga sõitnud! Sellises rongis on alati ahjukütja, kes teatud aja tagant peab ahju kütust lisama . Rong aga hakkab seda kiiremini sõitma, mida rohkem on ahjus kütust ning mida intensiivsemalt keeb vesi.
Et kaupa ja toorainet merel transportida, valmistati auru jõul töötavad laevad. Aurumasinad olid ligi sajandi peaaegu ainsad tööstuses ja transpordis kasutatud masinad. 19. sajandil, kui võeti kasutusele vedelad kütused nafta ja bensiin , võeti auru abil töötavate masinate asemel kasutusele masinad, milles oli võimalik põletada vedelaid kütuseid. Selliseid mootoreid nimetatakse sisepõlemismootoriteks. Need on mootorid, mis on kõikidel kaasaegsetel autodel, mootorratastel, traktoritel . Kui iidsel aurumasinal olid küttekolle ning sellega ühendatud veeanum väljaspool mootorit, siis sisepõlemismootoril veeanum puudub ning kütust põletatakse mootoris. Selline mootor võtab palju vähem ruumi! Kütus siseneb sisepõlemismootori silindrisse portsude kaupa ning üks ports põletatakse kohe väikese plahvatusega ära. Plahvatuse tagajärjel eraldub silindrisse soojusenergiat, mille tulemusel seal olev gaas paisub . Paisunud gaas aga liigutab kolbi ning mootor käivitub.
Aurumasinaid ja sisepõlemismootoritega masinaid võib nimetada soojusmasinateks. Neis masinates toimuvad soojusenergia ülekanded, mis panevad mootori liikuma. Kuid kunagi ei toimu energia ülekanded ilma kadudeta. Osa kütuste põlemisel eraldunud soojusenergiast läheb kogu süsteemi soojendamiseks. Kui istud autosse külma talveilmaga,on auto peaaegu sama külm kui väljaski. Kui aga auto mootor on veidi aega töötanud, soojeneb auto nii väljast kui ka seest. Aknal, auto katusel ja esiosal olev jää sulab ning soojemaks muutub ka salong . Et öelda, kui palju kütuse põlemisel eraldunud soojusenergiast kulus mootori töötamisele, räägitakse mootori kasulikkusest. Mootor ei saa olla 100% kasulik.
Pilte aurumasinast ja selle leiutajatest:
James Watt (1736-1819) James Watti aurumasin 1778
 Denis Papin Denis Papini aurumasin 1690
Thomas Saveryi aurumasin ehk „Kaevurite sõber” 1699
Thomas Newcomeni aurumasin 1763
Georg Stephensoni auruvedur „Rocket”1829
Georg Stephenson Ausammas Georg Sephensonile
Robert Fulton Ausammas Rovert Fultonile
Robert Fultoni aurik „Clermont” 1787
Ausambad James Wattile:
Kasutatus teatmeteosed:
Raamat „Leiutised”
„Laste teaduseentsüklopeedia”
Internet