प्रौद्योगिकी का इतिहास उदाहरणों से भरा है जब आविष्कारक विभिन्न देशएक समाधान पर स्वतंत्र रूप से काम किया सामान्य कार्य. एक ज्वलंत उदाहरणऐसा " अंतरराष्ट्रीय सहयोग»- भाप टरबाइन का निर्माण।
एक नया विकसित करने में पहला महत्वपूर्ण कदम तकनीकी साधन, जिसने स्टीम इंजन को बदल दिया, स्वीडिश इंजीनियर कार्ल गुस्ताव पैट्रिक लावल (1845-1913) द्वारा बनाया गया था।
जन्म से वह फ्रांसीसी थे, लेकिन उनके पूर्वज 16 वीं शताब्दी में वापस आ गए थे। धार्मिक उत्पीड़न से भागकर फ्रांस से स्वीडन के लिए रवाना हुए। अपने तेज दिमाग और उत्कृष्ट क्षमताओं के लिए धन्यवाद, 1872 में उप्साला विश्वविद्यालय से स्नातक होने के तुरंत बाद, लावल ने शानदार ढंग से अपने डॉक्टरेट शोध प्रबंध का बचाव किया। उनका पहला आविष्कार रासायनिक और खनन प्रौद्योगिकियों में सुधार था। इन आविष्कारों के लिए, इंजीनियर को कई दर्जन पेटेंट प्राप्त हुए। १८७८ में लावल ने एक दूध विभाजक (ओटीएल। विभाजक) डिजाइन किया। डिवाइस के संचालन का सिद्धांत सरल है। दूध के साथ कंटेनर को 100 से अधिक रेव / एस की गति से घूमना चाहिए। केन्द्रापसारक बल कंटेनर की दीवारों पर पानी फेंक देगा, हल्का वसा केंद्र में इकट्ठा होगा, परिणामस्वरूप क्रीम और मलाई निकाला हुआ दूध अलग हो जाएगा। लेकिन कैसे प्राप्त करें वांछित गति? इस सवाल के जवाब की तलाश में वैज्ञानिक ने स्टीम टर्बाइन का आविष्कार किया। इसे 1889 में बनाया गया था।
लवल स्टीम टर्बाइन ब्लेड वाला एक पहिया है। बॉयलर में उत्पन्न भाप का एक जेट पाइप (नोजल) से निकल जाता है, ब्लेड पर दबाता है और पहिया को घुमाता है। भाप की आपूर्ति के लिए विभिन्न पाइपों के साथ प्रयोग करते हुए, डिजाइनर इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि उनके पास शंकु के आकार का होना चाहिए। अब तक इस्तेमाल किया जाने वाला लावल नोजल (पेटेंट 1889) इस तरह दिखाई दिया। यह महत्वपूर्ण खोजआविष्कारक ने बल्कि सहज रूप से किया; सिद्धांतकारों को यह साबित करने में कई दशक और लग गए कि सिर्फ इस आकार का एक नोजल सबसे अच्छा प्रभाव देता है।
टर्बाइनों के विकास में अगला कदम इंग्लैंड के आविष्कारक चार्ल्स अल्गर्नन पार्सन्स (1854-1931) द्वारा बनाया गया था।
जब लावल पहले से ही टरबाइन के निर्माण पर काम कर रहे थे, तब पार्सन्स अभी भी अध्ययन कर रहे थे कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय... उन्होंने, एक कुलीन परिवार के प्रतिनिधि के रूप में (उनके पिता लॉर्ड रॉस एक प्रसिद्ध खगोलशास्त्री और सार्वजनिक व्यक्ति थे), एक बहुमुखी शिक्षा प्राप्त की। उन्होंने 1881 में टर्बाइनों से निपटना शुरू किया, और तीन साल बाद उन्हें अपने स्वयं के डिजाइन के लिए एक पेटेंट प्रदान किया गया, पार्सन्स ने एक जनरेटर के साथ एक भाप टरबाइन को जोड़ा। विद्युत ऊर्जा... टर्बाइन की मदद से बिजली पैदा करना संभव हो गया और इससे भाप टर्बाइनों में लोगों की दिलचस्पी तुरंत बढ़ गई।
15 वर्षों के शोध के परिणामस्वरूप, पार्सन्स ने उस समय का सबसे उन्नत मल्टीस्टेज जेट टर्बाइन बनाया। उन्होंने कई आविष्कार किए जिससे इस उपकरण की दक्षता में वृद्धि हुई (उन्होंने मुहरों के डिजाइन को अंतिम रूप दिया, ब्लेड को पहिया से जोड़ने के तरीके, गति नियंत्रण प्रणाली)।
जल्द ही फ्रांसीसी वैज्ञानिक ओपोस्ट राटो (1863-1930) ने पहले से उपलब्ध अनुभव को संक्षेप में प्रस्तुत करते हुए, टर्बोमशीन का एक जटिल सिद्धांत बनाया।
उन्होंने एक मूल मल्टीस्टेज टरबाइन विकसित किया, जिसे 1900 में फ्रांसीसी राजधानी में विश्व मेले में सफलतापूर्वक प्रदर्शित किया गया था। प्रत्येक टरबाइन चरण के लिए, राटो ने इष्टतम दबाव ड्रॉप की गणना की, जिसने एक उच्च समग्र गुणांक सुनिश्चित किया। उपयोगी क्रियाकारें।
1900 के बाद से, प्रसिद्ध वेस्ट इंगॉस कंपनी ने अमेरिकी आविष्कारक ग्लेन कर्टिस (1879-1954) द्वारा एक नई प्रणाली के टर्बाइनों का उत्पादन शुरू किया। उनकी मशीन में टर्बाइन के घूमने की गति कम थी, और भाप की ऊर्जा का पूरी तरह से उपयोग किया जाता था। इसलिए, कर्टिस टर्बाइन डिजाइन में छोटे और अधिक विश्वसनीय थे।
स्टीम टर्बाइनों के अनुप्रयोग के मुख्य क्षेत्रों में से एक जहाजों के लिए प्रणोदन प्रणाली है। स्टीम टर्बाइन इंजन वाला पहला जहाज - "टर्बिनिया" - जिसे 1894 में पार्सन्स द्वारा बनाया गया था, ने 32 समुद्री मील (लगभग 59 किमी / घंटा) तक की गति विकसित की।
1900 से विध्वंसक पर टर्बाइन लगाए जाने लगे और 1906 के बाद सभी बड़े युद्धपोत टरबाइन इंजन से लैस हो गए। उसी 1906 में, टरबाइन प्रतिष्ठानों के साथ दो बड़े यात्री ट्रान्साटलांटिक लाइनर - "लुसिटानिया" और "मॉरिटानिया" लॉन्च किए गए थे।
डब्ल्यू गैरेट स्काइफ़
डब्ल्यू गैरेट स्कैफ़,ट्रिनिटी कॉलेज, डबलिन
पिछली सदी के अंत तक औद्योगिक क्रांतिविकास के एक महत्वपूर्ण मोड़ पर पहुंच गया है। डेढ़ सदी पहले, भाप इंजनों में काफी सुधार हुआ था - वे किसी भी प्रकार के ईंधन पर चल सकते थे और विभिन्न प्रकार के तंत्रों को गति में सेट कर सकते थे। ऐसा तकनीकी उपलब्धि, डायनेमो मशीन के आविष्कार के रूप में, जिसने बिजली प्राप्त करना संभव बना दिया बड़ी मात्रा... जैसे-जैसे मनुष्य की ऊर्जा की आवश्यकता बढ़ती गई, वैसे-वैसे भाप के इंजनों का आकार भी बढ़ता गया, जब तक कि उनका आकार यांत्रिक शक्ति की सीमाओं से विवश नहीं हो गया। के लिये आगामी विकाशउद्योग की जरूरत नया रास्तायांत्रिक ऊर्जा प्राप्त करना।
यह विधि 1884 में सामने आई, जब अंग्रेज चार्ल्स अल्गर्नन पार्सन्स (1854-1931) ने पहले उपयुक्त का आविष्कार किया औद्योगिक अनुप्रयोगटर्बोजनरेटर दस साल बाद, पार्सन्स ने अपने आविष्कार को वाहनों पर लागू करने की संभावना तलाशना शुरू किया। कई वर्षों की कड़ी मेहनत को सफलता का ताज पहनाया गया: टरबाइन से सुसज्जित स्टीमबोट "टर्बिनिया" ने 35 समुद्री मील की गति विकसित की - रॉयल नेवी में किसी भी जहाज से अधिक। पारस्परिक पिस्टन स्टीम इंजन की तुलना में, टर्बाइन अधिक कॉम्पैक्ट और सरल होते हैं। इसलिए, समय के साथ, जब शक्ति और दक्षता टर्बाइनों में उल्लेखनीय वृद्धि
लोमड़ी, उन्होंने पिछले डिजाइनों के इंजनों को बदल दिया। आज, जनरेटर चलाने के लिए दुनिया भर में थर्मल पावर प्लांटों में भाप टर्बाइनों का उपयोग किया जाता है। विद्युत प्रवाह... जहां तक यात्री जहाजों के लिए इंजन के रूप में स्टीम टर्बाइनों का उपयोग करने की बात है, तो उनका अविभाजित प्रभुत्व इस सदी के पूर्वार्ध में समाप्त हो गया, जब डीजल इंजन व्यापक हो गए। आधुनिक स्टीम टर्बाइन में पार्सन्स द्वारा आविष्कार की गई पहली मशीन की कई विशेषताएं हैं।
एक भाप टरबाइन के संचालन में अंतर्निहित प्रतिक्रियाशील और सक्रिय सिद्धांत। उनमें से पहला "ईओलिपिल" डिवाइस में इस्तेमाल किया गया था ( ए)अलेक्जेंड्रिया के हेरॉन द्वारा आविष्कार किया गया: जिस क्षेत्र में भाप स्थित है वह खोखले ट्यूबों से भाप के बाहर निकलने से उत्पन्न होने वाली प्रतिक्रिया बलों की कार्रवाई के कारण घूमता है। दूसरे मामले में ( बी) ब्लेड की ओर निर्देशित स्टीम जेट विक्षेपित हो जाता है और इसके कारण पहिया घूमता है। टरबाइन ब्लेड ( साथ) स्टीम जेट को भी विक्षेपित करें; इसके अलावा, ब्लेड के बीच से गुजरते हुए, भाप फैलती है और तेज हो जाती है, और परिणामी प्रतिक्रिया बल ब्लेड को धक्का देते हैं।
स्टीम टर्बाइन का संचालन रोटर पर एक परिधीय बल बनाने के दो सिद्धांतों पर आधारित है, जिसे लंबे समय से जाना जाता है - प्रतिक्रियाशील और सक्रिय। 130 ईसा पूर्व में वापस। अलेक्जेंड्रिया के हेरॉन ने "ईओलिपिल" नामक एक उपकरण का आविष्कार किया। यह एक खोखला गोला था जो भाप से भरा हुआ था जिसमें दो एल-आकार के नोजल थे जो विपरीत दिशा में स्थित थे और दिशा की ओर थे विभिन्न पक्ष... नोजल से भाप तेज गति से बाहर निकली और उभरती प्रतिक्रिया बलों के कारण गोला घूमने लगा।
दूसरा सिद्धांत भाप की स्थितिज ऊर्जा को गतिज ऊर्जा में बदलने पर आधारित है, जो उपयोगी कार्य करती है। इसे १६२९ में निर्मित जियोवानी ब्रांका द्वारा मशीन के उदाहरण द्वारा चित्रित किया जा सकता है। इस मशीन में, भाप का एक जेट ब्लेड के साथ एक पहिया को गति में सेट करता है, जो पानी की चक्की के पहिये की याद दिलाता है।
स्टीम टर्बाइन में इन दोनों सिद्धांतों का उपयोग किया जाता है। उच्च दबाव वाली भाप का एक जेट एक डिस्क पर लगे घुमावदार ब्लेड (जैसे पंखे के ब्लेड) पर निर्देशित होता है। ब्लेड के चारों ओर बहने पर, जेट विक्षेपित हो जाता है, और ब्लेड वाली डिस्क घूमने लगती है। ब्लेड के बीच, भाप फैलती है और अपनी गति को तेज करती है: परिणामस्वरूप, भाप के दबाव की ऊर्जा गतिज ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है।
पहली टर्बाइन, जैसे ब्रैंका की मशीन, पर्याप्त शक्ति विकसित नहीं कर सकी, क्योंकि भाप बॉयलरबनाने में असमर्थ थे उच्च दबाव... थॉमस सेवरी, थॉमस न्यूकोमेन और अन्य के पहले काम करने वाले भाप इंजनों को उच्च दबाव वाली भाप की आवश्यकता नहीं थी। भाप कम दबावपिस्टन के नीचे विस्थापित हवा और संघनित, एक निर्वात का निर्माण। कार्रवाई के तहत पिस्टन वायु - दाबनीचे चला गया, उपयोगी काम कर रहा था। इन तथाकथित वायुमंडलीय इंजनों के लिए भाप बॉयलरों के निर्माण और उपयोग में अनुभव ने धीरे-धीरे इंजीनियरों को ऐसे बॉयलरों को डिजाइन करने के लिए प्रेरित किया जो वायुमंडलीय दबाव से कहीं अधिक दबाव पैदा करने और सहन करने में सक्षम थे।
उच्च दबाव वाली भाप के उत्पादन की संभावना के आगमन के साथ, आविष्कारकों ने फिर से टरबाइन की ओर रुख किया। विभिन्न डिजाइन विकल्पों की कोशिश की गई है। 1815 में, इंजीनियर रिचर्ड ट्रेविथिक ने स्टीम लोकोमोटिव के लिए इंजन व्हील के रिम पर दो नोजल लगाने का प्रयास किया और उनके माध्यम से एक बॉयलर से भाप पास की। ट्रेविथिक का विचार विफल रहा। 1837 में सिरैक्यूज़, न्यूयॉर्क में विलियम एवरी द्वारा निर्मित चीरघर, इसी तरह के सिद्धांत पर आधारित था। अकेले इंग्लैंड में, 100 से अधिक वर्षों में, 1784 से 1884 तक, 200 आविष्कारों का पेटेंट कराया गया था, एक तरह से या किसी अन्य टर्बाइन से संबंधित, और इनमें से आधे से अधिक आविष्कार बीस साल की अवधि में - 1864 से 1884 तक पंजीकृत किए गए थे।
इनमें से कोई भी प्रयास औद्योगिक रूप से उपयुक्त मशीन के निर्माण के साथ समाप्त नहीं हुआ। आंशिक रूप से, ये विफलताएं वाष्प विस्तार को नियंत्रित करने वाले भौतिक नियमों के ज्ञान की कमी के कारण थीं। भाप का घनत्व पानी के घनत्व से बहुत कम होता है, और इसकी "लोच" बहुत अधिक होती है, इसलिए स्टीम टर्बाइन में भाप के जेट की गति पानी के टर्बाइनों में पानी की गति से बहुत अधिक होती है, जिससे आविष्कारकों को निपटना पड़ता था। . यह पाया गया कि दक्षता टरबाइन अधिकतम हो जाती है जब ब्लेड की गति भाप की गति के लगभग आधे के बराबर होती है; इसलिए, पहले टर्बाइनों में बहुत अधिक घूर्णी गति थी।
बड़ी संख्याक्रांतियाँ अनेक अवांछनीय प्रभावों का कारण थीं, जिनमें से की कार्रवाई के तहत घूर्णन भागों के नष्ट होने का खतरा था केन्द्रापसारक बल... जिस डिस्क पर ब्लेड लगे थे, उसका व्यास बढ़ाकर टरबाइन के घूमने की गति को कम किया जा सकता है। हालांकि, ऐसा संभव नहीं हो सका। शुरुआती उपकरणों में भाप की खपत बड़ी नहीं हो सकती थी, जिसका अर्थ है कि आउटलेट का क्रॉस सेक्शन भी बड़ा नहीं हो सकता। इस कारण से, पहले प्रायोगिक टर्बाइनों में एक छोटा व्यास और छोटे ब्लेड थे।
भाप के गुणों से जुड़ी एक और समस्या और भी कठिन थी। नोजल से गुजरने वाली भाप की गति इनलेट दबाव और आउटलेट दबाव के अनुपात में भिन्न होती है। अधिकतम मूल्यअभिसारी नोजल में वेग, हालांकि, लगभग दो के दबाव अनुपात पर हासिल किया जाता है; दबाव ड्रॉप में और वृद्धि अब जेट वेग में वृद्धि को प्रभावित नहीं करती है। इस प्रकार, डिजाइनर उच्च दबाव भाप की क्षमताओं का पूरी तरह से फायदा नहीं उठा सके: उच्च दबाव भाप द्वारा संग्रहीत ऊर्जा की मात्रा की एक सीमा थी जिसे गतिज ऊर्जा में परिवर्तित किया जा सकता था और ब्लेड में स्थानांतरित किया जा सकता था। 1889 में, स्वीडिश इंजीनियर कार्ल गुस्ताव डी लावल ने एक नोजल का इस्तेमाल किया जो आउटलेट पर विस्तारित हुआ। इस तरह के एक नोजल ने बहुत अधिक भाप वेग प्राप्त करना संभव बना दिया, और परिणामस्वरूप, लैवल टर्बाइन में रोटर की गति में काफी वृद्धि हुई।
पार्सन्स ने एक मौलिक रूप से नया टर्बाइन डिज़ाइन बनाया। यह कम घूर्णन गति से अलग था, और साथ ही, यह भाप की ऊर्जा को अधिकतम करने के लिए उपयोग करता था। यह इस तथ्य के कारण हासिल किया गया था कि पार्सन्स टर्बाइन में भाप धीरे-धीरे विस्तारित हुई क्योंकि यह 15 चरणों से गुज़री, जिनमें से प्रत्येक ब्लेड क्राउन की एक जोड़ी थी: एक स्थिर (टर्बाइन हाउसिंग पर तय गाइड वैन के साथ), दूसरा मोबाइल (साथ में) घूर्णन शाफ्ट पर घुड़सवार डिस्क पर रोटर ब्लेड)। स्थिर और चल रिम्स के ब्लेड विपरीत दिशाओं में उन्मुख थे, अर्थात। ताकि अगर दोनों मुकुट मोबाइल हों, तो भाप उन्हें अलग-अलग दिशाओं में घुमाएगी।
टर्बाइन ब्लेड के मुकुट तांबे के छल्ले थे जिनमें ब्लेड 45 ° के कोण पर स्लॉट में तय किए गए थे। जंगम मुकुट शाफ्ट पर तय किए गए थे, निश्चित में दो हिस्सों में शरीर से सख्ती से जुड़ा हुआ था (शरीर के ऊपरी आधे हिस्से को हटा दिया गया था)।
बारी-बारी से चल और स्थिर ब्लेड रिम्स ( ए) भाप की गति की दिशा निर्धारित करें। स्थिर ब्लेड के बीच से गुजरते हुए, भाप का विस्तार, त्वरित और चल ब्लेड को निर्देशित किया गया था। यहां भाप का भी विस्तार हुआ, जिससे एक बल पैदा हुआ जिसने कंधे के ब्लेड को धक्का दिया। भाप की गति की दिशा रिम्स के 15 जोड़े में से एक पर दिखाई जाती है ( बी).
स्थिर ब्लेड की ओर निर्देशित भाप, इंटर-ब्लेड चैनलों में विस्तारित हुई, इसकी गति में वृद्धि हुई, और यह विक्षेपित हो गया ताकि यह चल ब्लेड से टकराए और उन्हें घुमाए। जंगम ब्लेड के इंटरब्लेड चैनलों में, भाप का भी विस्तार हुआ, आउटलेट पर एक त्वरित जेट बनाया गया, और परिणामस्वरूप प्रतिक्रियाशील बल ने ब्लेड को धक्का दिया।
कई चल और स्थिर ब्लेड रिम्स की उपस्थिति में, एक उच्च रोटेशन गति अनावश्यक हो गई है। पार्सन्स मल्टीस्टेज टर्बाइन के ३० मुकुटों में से प्रत्येक पर, भाप का थोड़ा विस्तार हुआ, जिससे इसकी कुछ गतिज ऊर्जा खो गई। प्रत्येक चरण (मुकुट की जोड़ी) पर, दबाव केवल 10% गिरा, और अधिकतम गतिनतीजतन, भाप एक चरण के साथ टरबाइन में जेट वेग के 1/5 के बराबर निकली। पार्सन्स का मानना था कि इस तरह के छोटे दबाव की बूंदों पर, वाष्प को पानी की तरह कम-संपीड़ित तरल माना जा सकता है। इस धारणा ने उन्हें मौका दिया उच्च डिग्रीभाप की गति, दक्षता की गणना करने के लिए सटीकता। टर्बाइन और ब्लेड के आकार। भाप के चरणबद्ध विस्तार का विचार, जो आधुनिक टर्बाइनों के डिजाइन को रेखांकित करता है, पार्सन्स द्वारा सन्निहित कई मूल विचारों में से एक था।
भाप के इंजनों का समय अल्पकालिक था। लेकिन वापस अंदर प्राचीन ग्रीसयह ज्ञात था कि सैन्य अभियानों में सुपरहीटेड तरल का उपयोग कैसे किया जाता है। कई शताब्दियों पहले, हमारे पूर्वजों ने भाप को जीतने के लिए बहुत समय और प्रयास किया, यह विषय अब भी दिलचस्प है।
गेरोन का इओलिपिल
टर्बाइनों के आविष्कार का इतिहास प्राचीन काल का है, लेकिन लोग भाप का उपयोग केवल मानव जाति के लाभ के लिए करने में सक्षम थे देर से XVIIसदी। हमारे युग की शुरुआत में, अलेक्जेंड्रिया के यूनानी वैज्ञानिक हेरोन ने स्पष्ट रूप से दिखाया कि भाप उपयोगी हो सकती है। आविष्कारक "गेरोनोव्स्की ईओलिपिल" के नाम पर उनका आविष्कार, एक गेंद थी जो भाप के एक जेट के बल से घूमती थी। इस तरह स्टीम टर्बाइन का पहला प्रोटोटाइप दिखाई दिया।
सुलैमान की गेंद
इसके अलावा, टर्बाइनों के आविष्कार का इतिहास इतनी तेजी से विकसित नहीं हुआ। दुर्भाग्य से, प्राचीन यूनानियों के अधिकांश आविष्कार भुला दिए गए और नहीं पाए गए आगे आवेदन... में केवल जल्दी XVIIसदी, भाप इंजन के समान कुछ, हालांकि बहुत आदिम, वर्णित है। फ्रांसीसी वैज्ञानिक-आविष्कारक सोलोमन डी काऊ ने अपने लेखन में दो ट्यूबों के साथ एक खोखली धातु की गेंद का वर्णन किया है, जिसमें से एक आपूर्ति करने के लिए और दूसरी पानी निकालने के लिए है। और अगर गेंद को गर्म किया जाता है, तो ट्यूब के माध्यम से पानी ऊपर की ओर बढ़ना शुरू हो जाएगा।
ब्रांका टर्बाइन
1629 की शुरुआत में, आविष्कारक और मैकेनिक जियोवानी ब्रान्ची द्वारा पहली भाप टरबाइन को इकट्ठा किया गया था। संचालन का सिद्धांत भाप की संभावित ऊर्जा को गतिज ऊर्जा में परिवर्तित करने और उपयोगी कार्य करने पर आधारित है। उनके आविष्कार का सार यह था कि भाप का एक जेट अपने दबाव के साथ एक पानी की चक्की के पहिये की तरह ब्लेड के साथ एक पहिया को गति में सेट करता है। लेकिन इस तरह के टर्बाइन क्षमता में बहुत सीमित थे, क्योंकि उच्च जेट दबाव बनाना असंभव था। इस प्रकार, भाप टरबाइन के आविष्कार का इतिहास एक लंबे अंतराल के बाद एक नया दौर शुरू करता है।
स्टीम बूम
1825 में, इंजीनियर-आविष्कारक रिचर्ड ट्रेविसिक ने स्टीम लोकोमोटिव के पहिये पर दो नोजल स्थापित करने और उनके माध्यम से उच्च दबाव वाली भाप को पार करने का प्रयास किया। अमेरिकी मैकेनिक डब्ल्यू. एवरी द्वारा निर्मित चीरघर का काम उन्हीं सिद्धांतों पर आधारित था। कई लेखक चाहते थे कि टर्बाइन के आविष्कार का इतिहास उनके नामों को भी दर्ज करे। अकेले इंग्लैंड में, 20 से अधिक वर्षों में, स्टीम टर्बाइन या उनके संचालन के सिद्धांतों से संबंधित 100 से अधिक आविष्कारों के लिए पेटेंट जारी किए गए हैं।
उद्योग में टर्बाइन
5 वर्षों के लिए, 1884 में, एक दूसरे से स्वतंत्र रूप से, स्वेड कार्ल गुस्ताव डी लावल और आयरिशमैन चार्ल्स पार्सन्स ने एक औद्योगिक रूप से उपयुक्त भाप टरबाइन के निर्माण पर काम किया। लावल ने एक विस्तारित नोजल का आविष्कार किया, जिसने भागने वाली भाप की गति में उल्लेखनीय वृद्धि की अनुमति दी, और परिणामस्वरूप, टरबाइन रोटर के रोटेशन की गति में भी वृद्धि हुई।
लेकिन लावल के आविष्कार के लिए धन्यवाद, 500 किलोवाट के क्रम में केवल एक छोटी आउटपुट पावर प्राप्त करना संभव था। इसकी भाप टर्बाइनों को प्रारंभिक चरण में व्यापक उपयोग मिला, लेकिन जल्द ही अन्य प्रकार की अधिक शक्तिशाली इकाइयों द्वारा प्रतिस्थापित किया गया।
जेट टर्बाइन
स्टीम टर्बाइन के इतिहास में पार्सन्स मल्टीस्टेज जेट टर्बाइन का आविष्कार भी शामिल है। इस आविष्कार के साथ अंतर कम घूर्णन गति और भाप ऊर्जा का अधिकतम उपयोग था। इस तरह के महत्वपूर्ण परिवर्तन इस तथ्य के कारण प्राप्त हुए कि टरबाइन प्रणाली में 15 चरणों से गुजरते हुए भाप धीरे-धीरे विस्तारित हुई। इस प्रकार, वैज्ञानिक के कार्यों को मिला प्रायोगिक उपयोगउद्योग में। यह टर्बाइनों के आविष्कार के इतिहास को समाप्त करता है, संक्षेप में अतीत के मुख्य आंकड़ों का वर्णन करते हुए, इसे हल करने में लगे हुए हैं महत्वपूर्ण सवाल... तब से, पार्सन्स टर्बाइन आया है बड़ी राशिसंशोधन और सुधार, लेकिन फिर भी मूल सिद्धांत अपरिवर्तित रहे।
रूस में टर्बाइनों का आविष्कार
स्टीम टर्बाइन के आविष्कार का इतिहास भी रूस में लिखा गया था। पेशेवर हलकों में जाने-माने अल्ताई मास्टर ज़ालेसोव ने सुज़ुन्स्की संयंत्र में काम किया। १८०३ से १८१३ तक यह उनके हाथों के नीचे से निकला भारी संख्या मेटरबाइन मॉडल। व्यापक अनुभव वाले एक व्यवसायी के रूप में, उन्होंने स्टीम टर्बाइनों के डिजाइन में खामियां देखीं, जिससे डिजाइन के प्रारंभिक चरणों में बदलाव करना संभव हो गया। दुकान में उनके सहयोगी आविष्कारक कुज़्मिंस्की थे। उन्होंने जहाज निर्माण और वैमानिकी इंजीनियरिंग के क्षेत्र में काम किया और इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि जहाज निर्माण में पिस्टन-प्रकार के भाप इंजन का उपयोग करना अनुचित है। कुज़्मिन्स्की ने अपने स्वयं के डिजाइन के भाप प्रतिवर्ती समुद्री टरबाइन का आविष्कार और परीक्षण किया।
उसका वजन प्रति हॉर्सपावर 15 किलो था। रूसी इतिहासकुज़्मिन्स्की द्वारा संक्षेप में वर्णित टर्बाइनों का आविष्कार, उस समय के रूप में वर्णित है जब घरेलू खोजों को भुला दिया गया था। बेशक, स्टीम टर्बाइन के आविष्कार ने को जन्म दिया नया युगउद्योग और पूरे समाज के विकास में, विज्ञान के अन्य क्षेत्रों में कई खोजों और उपलब्धियों के लिए एक प्रोत्साहन के रूप में कार्य किया। उन दूर के समय के आविष्कार आज भी लागू होते हैं, भले ही वे काफी संशोधित अवस्था में हों। इस तथ्य के बावजूद कि विज्ञान ने काफी प्रगति की है, यह काफी हद तक सुदूर अतीत में निर्धारित सिद्धांतों पर आधारित है।
स्टीम टर्बाइन के आविष्कार का इतिहास
पावर इंजीनियरिंग और विद्युतीकरण के लिए स्टीम टर्बाइन का आविष्कार और वितरण बहुत महत्वपूर्ण था। उनके संचालन का सिद्धांत हाइड्रोलिक के समान था, केवल अंतर के साथ कि हाइड्रोलिक टरबाइन को पानी की एक धारा द्वारा घुमाया गया था, और भाप - गर्म भाप की एक धारा द्वारा। जिस तरह जल टरबाइन ने जल इंजन के इतिहास में एक नए आयाम का प्रतिनिधित्व किया, भाप टरबाइन ने भाप इंजन की नई क्षमताओं का प्रदर्शन किया।
वाट की पुरानी कार, जिसने 19वीं शताब्दी की तीसरी तिमाही में अपनी शताब्दी मनाई, की दक्षता कम थी, क्योंकि रोटरी गतियह एक जटिल और तर्कहीन तरीके से निकला। वास्तव में, जैसा कि हमें याद है, भाप घूमने वाले पहिये को स्वयं नहीं हिलाती थी, लेकिन पिस्टन पर रॉड और क्रैंक को जोड़ने वाली रॉड के माध्यम से पिस्टन पर दबाव डालती थी, आंदोलन मुख्य शाफ्ट को प्रेषित किया गया था। कई प्रसारणों और परिवर्तनों के परिणामस्वरूप, ईंधन के दहन से प्राप्त ऊर्जा का एक बड़ा हिस्सा, शब्द के पूर्ण अर्थ में, बिना किसी लाभ के पाइप में उड़ गया। एक से अधिक बार, आविष्कारकों ने एक सरल और अधिक किफायती मशीन - एक भाप टरबाइन को डिजाइन करने की कोशिश की है, जिसमें भाप का एक जेट सीधे प्ररित करनेवाला को घुमाएगा। एक साधारण गणना से पता चला कि इसकी दक्षता वाट की मशीन से अधिक परिमाण के कई आदेश होनी चाहिए। हालाँकि, इंजीनियरिंग की सोच के रास्ते में कई बाधाएँ थीं। एक टरबाइन के लिए वास्तव में एक अत्यधिक कुशल मोटर बनने के लिए, प्ररित करनेवाला को बहुत तेज गति, प्रति मिनट सैकड़ों चक्कर लगाने पड़ते थे। लंबे समय तक यह हासिल नहीं किया जा सका, क्योंकि वे नहीं जानते थे कि स्टीम जेट को उचित गति कैसे दी जाए।
स्टीम इंजन को बदलने वाले नए तकनीकी साधनों के विकास में पहला महत्वपूर्ण कदम स्वीडिश इंजीनियर कार्ल गुस्ताव पैट्रिक लावल ने १८८९ में बनाया था। लवल स्टीम टर्बाइन ब्लेड वाला एक पहिया है। बॉयलर में उत्पन्न पानी की धारा पाइप (नोजल) से बाहर निकलती है, ब्लेड पर दबाती है और पहिया को घुमाती है। भाप की आपूर्ति के दिन के विभिन्न ट्यूबों के साथ प्रयोग करते हुए, डिजाइनर इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि उनके पास एक शंकु का आकार होना चाहिए। इस तरह से आज तक इस्तेमाल किया जाने वाला लावल नोजल दिखाई दिया।
केवल 1883 में स्वेड गुस्ताव लावल कई कठिनाइयों को दूर करने और पहली काम करने वाली भाप टरबाइन बनाने में कामयाब रहे। लवल को कई साल पहले मिल्क सेपरेटर का पेटेंट मिला था। इसे चलाने के लिए बहुत तेज रफ्तार ड्राइव की जरूरत थी। उस समय मौजूद किसी भी इंजन ने कार्य को संतुष्ट नहीं किया। लवल को विश्वास हो गया कि केवल एक भाप टरबाइन ही उसे आवश्यक घूर्णी गति दे सकती है। उन्होंने इसके डिजाइन पर काम करना शुरू किया और अंत में वह हासिल किया जो वे चाहते थे। लवल टर्बाइन एक हल्का पहिया था, जिसके ब्लेड पर कई बार तीव्र कोणभाप उत्पन्न हुई। 1889 में, लावल ने शंक्वाकार विस्तारकों के साथ नलिका को पूरक करके अपने आविष्कार में काफी सुधार किया। इसने टरबाइन की दक्षता में काफी वृद्धि की और इसे एक सार्वभौमिक इंजन में बदल दिया।
टरबाइन का संचालन सिद्धांत अत्यंत सरल था। भाप गरम करने के लिए उच्च तापमान, बॉयलर से भाप पाइप के माध्यम से नलिका में आया और फट गया। नलिका में, भाप वायुमंडलीय दबाव तक फैल गई। इस विस्तार के साथ मात्रा में वृद्धि के कारण, बहिर्वाह दर में उल्लेखनीय वृद्धि प्राप्त हुई (5 से 1 वायुमंडल में विस्तार करते समय, स्टीम जेट की गति 770 m / s तक पहुंच गई)। इस तरह, भाप में निहित ऊर्जा को टरबाइन ब्लेड में स्थानांतरित कर दिया गया। नलिका की संख्या और भाप के दबाव ने टरबाइन की शक्ति को निर्धारित किया। जब निकास भाप को सीधे हवा में नहीं छोड़ा गया था, लेकिन निर्देशित किया गया था, जैसा कि भाप इंजन, कंडेनसर में और कम दबाव में तरलीकृत, टरबाइन की शक्ति सबसे अधिक थी। इसलिए, जब भाप 5 वायुमंडल से वायुमंडल के 1/10 तक फैल गई, तो जेट वेग सुपरसोनिक मूल्यों तक पहुंच गया।
अपनी स्पष्ट सादगी के बावजूद, लावल टर्बाइन एक इंजीनियरिंग चमत्कार था। यह समझने के लिए कि आविष्कारक के लिए अपने दिमाग की उपज से निर्बाध संचालन प्राप्त करना कितना मुश्किल था, यह समझने के लिए कि प्ररित करनेवाला ने इसमें कितने भार का अनुभव किया, इसकी कल्पना करना पर्याप्त है। उच्च टरबाइन व्हील गति पर, गुरुत्वाकर्षण के केंद्र में थोड़ा सा विस्थापन भी होता है भारी बोझधुरी और असर अधिभार। इससे बचने के लिए, लावल ने पहिया को बहुत पतले धुरी पर रखने का विचार रखा, जो घुमाए जाने पर थोड़ा झुक सकता था। जब खोलना, यह स्वचालित रूप से सख्ती से केंद्रीय स्थिति में आ गया, जिसे तब घूर्णन की किसी भी गति पर रखा गया था। इस सरल समाधान के लिए धन्यवाद, बीयरिंग पर विनाशकारी प्रभाव कम से कम हो गया था।
जैसे ही यह दिखाई दिया, लवल टर्बाइन ने सार्वभौमिक मान्यता प्राप्त की। यह पुराने भाप इंजनों की तुलना में बहुत अधिक किफायती था, उपयोग में बहुत आसान, कम जगह लेता था, और स्थापित करना और कनेक्ट करना आसान था। लावल टर्बाइन ने विशेष रूप से महान लाभ दिए जब यह उच्च गति वाली मशीनों से जुड़ा था: आरी, विभाजक, केन्द्रापसारक पंप। यह एक विद्युत जनरेटर के लिए एक ड्राइव के रूप में भी सफलतापूर्वक उपयोग किया गया था, लेकिन फिर भी उसके लिए इसकी अत्यधिक उच्च गति थी और इसलिए केवल एक गियरबॉक्स (गियर पहियों की एक प्रणाली जो टरबाइन शाफ्ट से गति को स्थानांतरित करते समय रोटेशन की गति को कम करती थी) के माध्यम से कार्य कर सकती थी। जनरेटर शाफ्ट के लिए)। भाप टर्बाइन लवल
1884 में, अंग्रेजी इंजीनियर पार्सन को एक मल्टीस्टेज जेट टर्बाइन के लिए एक पेटेंट प्राप्त हुआ, जिसका आविष्कार उन्होंने विशेष रूप से एक इलेक्ट्रिक जनरेटर को चलाने के लिए किया था। 1885 में, उन्होंने एक मल्टीस्टेज जेट टर्बाइन डिजाइन किया, जिसे बाद में थर्मल पावर प्लांट में व्यापक रूप से उपयोग किया गया। उसके पास जेट टर्बाइन डिवाइस जैसा दिखने वाला निम्नलिखित उपकरण था। केंद्रीय शाफ्ट पर ब्लेड के साथ घूमने वाले पहियों की एक पंक्ति लगाई गई थी। इन पहियों के बीच विपरीत दिशा में ब्लेड के साथ निश्चित रिम्स (डिस्क) थे। भाप के नीचे बहुत दबावटर्बाइन के सिरों में से एक पर लाया गया था। दूसरे छोर पर दबाव कम (वायुमंडलीय से कम) था। इसलिए भाप ने टरबाइन से गुजरने की कोशिश की। सबसे पहले, उसने पहले मुकुट के कंधे के ब्लेड के बीच अंतराल में प्रवेश किया। इन ब्लेडों ने इसे पहले चलने वाले पहिये के ब्लेड तक निर्देशित किया। भाप उनके बीच से गुजरी, जिससे पहिए मुड़ गए। फिर उसने दूसरे ताज में प्रवेश किया। दूसरे मुकुट के ब्लेड ने दूसरे चल पहिया के ब्लेड के बीच भाप को निर्देशित किया, जो भी घूमना शुरू कर दिया। दूसरे चल पहिये से भाप तीसरे मुकुट के ब्लेडों के बीच प्रवेश करती है, इत्यादि। सभी ब्लेडों को इस तरह से आकार दिया गया था कि अंतर-ब्लेड चैनलों का क्रॉस-सेक्शन भाप के बहिर्वाह की दिशा में कम हो गया। ब्लेड, जैसा कि थे, शाफ्ट पर लगे नोजल का निर्माण करते थे, जिससे विस्तार करते हुए, भाप बच जाती थी। यहां सक्रिय और प्रतिक्रियाशील दोनों शक्ति का उपयोग किया गया था। घूमते हुए, सभी पहियों ने टरबाइन शाफ्ट को घुमाया। बाहर, उपकरण एक मजबूत आवरण में संलग्न था। 1889 में, पहले से ही इनमें से लगभग तीन सौ टर्बाइनों का उपयोग बिजली पैदा करने के लिए किया गया था, और 1899 में एल्बरफेल्ड में पार्सन स्टीम टर्बाइन वाला पहला पावर प्लांट बनाया गया था। इस बीच, पार्सन ने अपने आविष्कार के दायरे का विस्तार करने की कोशिश की। 1894 में उन्होंने स्टीम टर्बाइन द्वारा संचालित एक प्रायोगिक जहाज "टर्बिनिया" का निर्माण किया। परीक्षणों पर, इसने 60 किमी / घंटा की रिकॉर्ड गति का प्रदर्शन किया। उसके बाद, कई उच्च गति वाले जहाजों पर स्टीम टर्बाइन लगाए जाने लगे।
बारहवीं शताब्दी को पहले भाप इंजन की उपस्थिति से चिह्नित किया गया था। यह वह घटना थी जब मशीनीकृत मशीनें उद्योग और प्रौद्योगिकी में दिखाई दीं, धीरे-धीरे मानव श्रम की जगह ले लीं। उद्योग का विकास स्थिर नहीं रहा। इसके विकास का पूरा इतिहास एक समस्या के विभिन्न देशों के अन्वेषकों द्वारा समाधान की खोज की विशेषता है - एक पोर टरबाइन का निर्माण।
यह तर्क दिया जा सकता है कि टर्बाइनों के आविष्कार का इतिहास 19 वीं शताब्दी का है, जब स्वीडिश वैज्ञानिक कार्ल पैट्रिक लावल ने दूध विभाजक का आविष्कार किया था। इस उपकरण में गति बढ़ाने के मुद्दे के समाधान की तलाश में, कार्ल ने एक भाप टरबाइन का आविष्कार किया, जिसे में डिजाइन किया गया था देर से XIXसदी। टरबाइन ब्लेड के साथ एक पहिया की तरह लग रहा था, इन ब्लेडों पर दबाए गए पाइप से निकलने वाला स्टीम जेट और पहिया घूम गया। वैज्ञानिक ने विभिन्न आकारों और आकारों की भाप आपूर्ति के लिए पाइपों का चयन किया लंबे समय तक, और लंबे प्रयोगों के परिणामस्वरूप यह निष्कर्ष निकला कि ट्यूब को शंकु के आकार का होना चाहिए। यह उपकरण आज भी उपयोग में है और इसे लवल नोजल कहा जाता है। इस तथ्य के बावजूद कि लावल का आविष्कार पहली नज़र में एक साधारण उपकरण था, यह एक इंजीनियरिंग चमत्कार था। और एक निश्चित अवधि के बाद, वैज्ञानिकों - सिद्धांतकारों ने साबित कर दिया कि लवल नोजल का उपयोग करके भाप टर्बाइनों का आविष्कार सबसे अच्छा परिणाम देता है।
इसके अलावा, 20 वीं शताब्दी की शुरुआत में टर्बाइनों के आविष्कार का इतिहास आगे बढ़ता है, जब फ्रांसीसी आविष्कारक अगस्टे राटो ने एक मल्टीस्टेज स्टीम टर्बाइन डिजाइन किया था जिसमें टरबाइन के प्रत्येक चरण के लिए इष्टतम दबाव ड्रॉप की गणना की गई थी।
आखिरकार, अमेरिकी वैज्ञानिक ग्लेन कर्टिस ने एक टर्बाइन विकसित किया जो पूरी तरह से उपयोग किया जाता था नई प्रणाली, यह आकार में छोटा और निर्माण में विश्वसनीय था। इन टर्बाइनों का उपयोग निर्माण में किया गया था मोटर सिस्टमजहाजों, उन्हें पहले विध्वंसक पर, फिर युद्धपोतों पर और अंत में, यात्री जहाजों पर स्थापित किया गया था।
इस प्रकार, 19 वीं शताब्दी के वैज्ञानिकों द्वारा टर्बाइनों के आविष्कार का इतिहास एक सुविधाजनक और किफायती ताप इंजन खोजने के कई तरीकों का खुलासा करता है। कुछ आविष्कारक विकसित हुए हैं जिनमें सिलेंडर में ईंधन जलाया जाएगा, इसलिए ऐसा इंजन परिवहन में अच्छी तरह से फिट होगा। इसकी शक्ति और दक्षता बढ़ाने के लिए अन्य वैज्ञानिकों द्वारा इसमें सुधार किया गया था।
आज टर्बाइन के आविष्कार का इतिहास लावल, पार्सन्स और कर्टिस जैसे महान नामों से शुरू होता है। इन सभी वैज्ञानिकों और अन्वेषकों ने दुनिया भर में उद्योग और परिवहन संचार के विकास में बहुत बड़ा योगदान दिया है। उनकी सभी उपलब्धियाँ सभी मानव जाति के लिए बहुत महत्वपूर्ण थीं। और सबसे महत्वपूर्ण बात इस प्रकार की ऊर्जा का बिजली के रूप में प्रसार था। वर्तमान में, इन वैज्ञानिकों के आविष्कारों का दुनिया भर में जहाजों और बिजली संयंत्रों के निर्माण में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।
