Historia e teknologjisë është plot shembuj nga vijnë shpikësit vende të ndryshme ka punuar në mënyrë të pavarur për një zgjidhje detyrë e përbashkët. Një shembull i mrekullueshëm të tillë një bashkëpunimin ndërkombëtar» - krijimi i një turbine me avull.
Hapi i parë i rëndësishëm në zhvillimin e një të reje mjete teknike, i cili zëvendësoi motorin me avull, u bë nga inxhinieri suedez Carl Gustav Patrick Laval (1845-1913).
Nga origjina ai ishte një francez, por paraardhësit e tij në shekullin e 16-të. u largua nga Franca për në Suedi për t'i shpëtuar persekutimit fetar. Falë mendjes së tij të mprehtë dhe aftësive të jashtëzakonshme, Laval mbrojti shkëlqyeshëm disertacionin e doktoraturës menjëherë pas diplomimit në Universitetin Uppsala në 1872. Shpikjet e tij të para ishin përmirësimet në teknologjitë kimike dhe minerare. Për këto shpikje, inxhinieri mori disa dhjetëra patenta. Në 1878, Laval projektoi një ndarës qumështi (nga lat. separator - "ndarëse"). Parimi i funksionimit të pajisjes është i thjeshtë. Ena e qumështit duhet të rrotullohet me një shpejtësi prej më shumë se 100 rpm. Forca centrifugale do të shtyjë ujin kundër mureve të enës, yndyra më e lehtë do të grumbullohet në qendër, si rezultat, kremi dhe qumështi i skremuar (i skremuar) do të ndahen. Por si të merrni shpejtësinë e dëshiruar? Në kërkim të një përgjigjeje për këtë pyetje, shkencëtari shpiku turbinën me avull. Në vitin 1889 është ndërtuar.
Turbina me avull Laval është një rrotë me tehe. Një avull avulli i krijuar në bojler del nga tubi (grykë), shtyp tehet dhe rrotullon timonin. Duke eksperimentuar me tuba të ndryshëm për furnizimin me avull, projektuesi arriti në përfundimin se ato duhet të jenë në formën e një koni. Kështu u shfaq hunda Laval e përdorur deri më sot (patenta 1889). atë zbulim i rëndësishëm shpikësi e bëri mjaft intuitivisht; U deshën disa dekada të tjera që teoricienët të vërtetonin se një hundë e kësaj forme të veçantë jep efektin më të mirë.
Hapi tjetër në zhvillimin e turbinave u bë nga një shpikës nga Anglia, Charles Algernon Parsons (1854-1931).
Kur Laval po punonte tashmë për krijimin e një turbine, Parsons ishte ende duke studiuar në Universiteti i Kembrixhit. Ai, siç i ka hije një përfaqësuesi të një familjeje aristokratike (babai i tij Lord Ross ishte një astronom i famshëm dhe figurë publike), mori një arsim të gjithanshëm. Ai filloi të merrej me turbinat në 1881, dhe tre vjet më vonë iu dha një patentë për dizajnin e tij, Parsons lidhi një turbinë me avull me një gjenerator. energji elektrike. Me ndihmën e turbinës u bë i mundur prodhimi i energjisë elektrike dhe kjo e rriti menjëherë interesin e publikut për turbinat me avull.
Si rezultat i 15 viteve të kërkimit, Parsons krijoi turbinën më të avancuar me shumë faza në atë kohë. Ai bëri disa shpikje që rritën efikasitetin e kësaj pajisjeje (ai finalizoi dizajnin e vulave, metodat e fiksimit të tehut në timon, sistemin e kontrollit të shpejtësisë).
Menjëherë pas kësaj, shkencëtari francez Opost Rato (1863-1930), duke përmbledhur përvojën që kishte tashmë, krijoi një teori gjithëpërfshirëse të turbomakinave.
Ai zhvilloi një turbinë origjinale me shumë faza, e cila u demonstrua me sukses në Ekspozitën Botërore të mbajtur në kryeqytetin e Francës në vitin 1900. Për çdo fazë të turbinës, Rato llogariti rënien optimale të presionit, e cila siguroi një koeficient të lartë të përgjithshëm veprim i dobishëm makina.
Që nga viti 1900, kompania e njohur Westinghouse filloi prodhimin e turbinave të një sistemi të ri nga shpikësi amerikan Glenn Curtis (1879-1954). Në makinën e tij, shpejtësia e turbinës ishte më e ulët dhe energjia e avullit përdorej më plotësisht. Prandaj, turbinat Curtis ishin më të vogla dhe më të besueshme në dizajn.
Një nga aplikimet kryesore të turbinave me avull është shtytja e anijeve. Anija e parë me një motor turbinë me avull, Turbinia, e ndërtuar nga Parsons në 1894, arriti shpejtësi deri në 32 nyje (rreth 59 km/h).
Nga viti 1900, turbinat filluan të instaloheshin në shkatërruesit, dhe pas vitit 1906, të gjitha anijet e mëdha luftarake u pajisën me motorë turbinash. Në të njëjtin vit, 1906, u lansuan dy avionë të mëdhenj transatlantik pasagjerësh me instalime turbinash, Lusitania dhe Mauritania.
W. Garret Skeife
W. Garrett Scaife, Trinity College, Dublin
Nga fundi i shekullit të kaluar Revolucioni industrial arriti një pikë kthese në zhvillimin e saj. Një shekull e gjysmë më parë, motorët me avull ishin përmirësuar ndjeshëm - ata mund të punonin me çdo lloj karburanti dhe të vendosnin në lëvizje një shumëllojshmëri të gjerë mekanizmash. Një ndikim të madh në përmirësimin e dizajnit të motorëve me avull kishte të tillë arritje teknike, si shpikja e dinamos, e cila bëri të mundur marrjen e energjisë elektrike në sasi të mëdha. Me rritjen e kërkesës njerëzore për energji, u rrit edhe madhësia e motorëve me avull, derisa dimensionet e tyre u kufizuan nga kufizimet në forcën mekanike. Për zhvillimin e mëtejshëm industria e nevojshme rruge e re marrjen e energjisë mekanike.
Kjo metodë u shfaq në 1884, kur anglezi Charles Algernon Parsons (1854-1931) shpiku të parën e përshtatshme për aplikimet industriale turbogjenerator. Dhjetë vjet më vonë, Parsons filloi të studionte mundësinë e aplikimit të shpikjes së tij në automjete. Puna e palodhur disa vjeçare u dha rezultat: avulli me turbina "Turbinia" arriti një shpejtësi prej 35 nyjesh - më shumë se çdo anije në Marinën Mbretërore. Krahasuar me motorët me avull me piston reciprok, turbinat janë më kompakte dhe më të thjeshta. Prandaj, me kalimin e kohës, kur fuqia dhe efikasiteti turbinat të rriten ndjeshëm
lis, ata zëvendësuan motorët e modeleve të mëparshme. Aktualisht, turbinat me avull përdoren në të gjithë botën në termocentralet si lëvizje gjeneratorësh. rryme elektrike. Sa i përket përdorimit të turbinave me avull si motorë për anijet e pasagjerëve, dominimit të tyre të pandarë iu dha fund në gjysmën e parë të shekullit tonë, kur motorët me naftë u përhapën. Turbina moderne me avull trashëgoi shumë nga tiparet e makinës së parë të shpikur nga Parsons.
Parimet reaktive dhe aktive që qëndrojnë në themel të funksionimit të një turbine me avull. E para prej tyre u përdor në pajisjen "eolipila" ( a), e shpikur nga Heroni i Aleksandrisë: sfera në të cilën ndodhet avulli rrotullohet për shkak të veprimit të forcave të reaksionit që lindin kur avulli largohet nga tubat e zgavruar. Në rastin e dytë ( b) rryma e avullit e drejtuar te tehet devijohet dhe për shkak të kësaj rrota rrotullohet. Tehet e turbinës ( Me) gjithashtu devijoni avullin e avullit; përveç kësaj, duke kaluar midis teheve, avulli zgjerohet dhe përshpejtohet, dhe forcat e reagimit që rezultojnë i shtyjnë tehet.
Funksionimi i një turbine me avull bazohet në dy parime të krijimit të një force rrethore në rotor, të njohur që nga kohërat e lashta - reaktive dhe aktive. Në vitin 130 para Krishtit. Heroi i Aleksandrisë shpiku një pajisje të quajtur aeolipil. Ishte një sferë e zbrazët e mbushur me avull me dy grykë në formë L të vendosura në anët e kundërta dhe të drejtuara drejt anët e ndryshme. Avulli rrodhi nga grykat me shpejtësi të lartë dhe për shkak të forcave të reagimit që rezultuan, sfera filloi të rrotullohej.
Parimi i dytë bazohet në shndërrimin e energjisë potenciale të avullit në energji kinetike, e cila bën punë të dobishme. Mund të ilustrohet me shembullin e makinës së Giovanni Branchi-t, e ndërtuar në vitin 1629. Në këtë makinë, një rrymë avulli vë në lëvizje një rrotë me lopata, që të kujton një rrotë mulliri uji.
Turbina me avull përdor të dyja këto parime. Një rrymë avulli me presion të lartë drejtohet mbi tehe të lakuara (të ngjashme me tehet e ventilatorit) të montuara në një disk. Kur rrjedh rreth teheve, avioni devijohet dhe disku me tehet fillon të rrotullohet. Midis teheve, avulli zgjerohet dhe përshpejton lëvizjen e tij: si rezultat, energjia e presionit të avullit shndërrohet në energji kinetike.
Turbinat e para, si makina e Brançës, nuk mund të zhvillonin fuqi të mjaftueshme, sepse kaldaja me avull nuk ishin në gjendje të krijonin shtypje e lartë. Motorët e parë me avull të punës së Thomas Savery, Thomas Newcomen dhe të tjerëve nuk kishin nevojë për avull me presion të lartë. Avulli presion i ulët zhvendosi ajrin nën piston dhe u kondensua, duke krijuar një vakum. Pistoni në veprim presioni atmosferik poshtë për të bërë punë të dobishme. Përvoja në ndërtimin dhe përdorimin e kaldajave me avull për këta të ashtuquajtur motorë atmosferikë i shtyu gradualisht inxhinierët të projektonin kaldaja të afta për të gjeneruar dhe mbajtur presione shumë më të mëdha se presioni atmosferik.
Me ardhjen e mundësisë së marrjes së avullit me presion të lartë, shpikësit përsëri iu drejtuan turbinës. Janë provuar opsione të ndryshme të projektimit. Në 1815, inxhinieri Richard Trevithick u përpoq të instalonte dy grykë në buzën e rrotave të një motori lokomotivë me avull dhe të kalonte avullin nga një kazan përmes tyre. Plani i Trevithick dështoi. Një sharrë e ndërtuar në 1837 nga William Avery në Syracuse, Nju Jork, bazohej në një parim të ngjashëm. Vetëm në Angli për 100 vjet, nga 1784 deri në 1884, u patentuan 200 shpikje, në një mënyrë apo tjetër në lidhje me turbinat, dhe më shumë se gjysma e këtyre shpikjeve u regjistruan në një periudhë njëzetvjeçare - nga 1864 deri në 1884.
Asnjë nga këto përpjekje nuk rezultoi në një makinë të përdorshme industrialisht. Pjesërisht, këto dështime ishin për shkak të mosnjohjes së ligjeve fizike që përshkruajnë zgjerimin e avullit. Dendësia e avullit është shumë më e vogël se dendësia e ujit, dhe "elasticiteti" i tij është shumë më i madh, kështu që shpejtësia e avullit të avullit në turbinat me avull është shumë më e madhe se shpejtësia e ujit në turbinat e ujit, me të cilën shpikësit duhet të merren. me. U konstatua se efikasiteti turbina bëhet maksimale kur shpejtësia e fletëve është afërsisht e barabartë me gjysmën e shpejtësisë së avullit; prandaj turbinat e para kishin shpejtësi rrotulluese shumë të larta.
Numër i madh revolucionet ishin shkaku i një sërë efektesh të padëshiruara, ndër të cilat rreziku i shkatërrimit të pjesëve rrotulluese nën veprimin e forcat centrifugale. Shpejtësia e rrotullimit të turbinës mund të zvogëlohet duke rritur diametrin e diskut në të cilin ishin ngjitur fletët. Megjithatë, kjo nuk ishte e mundur. Rrjedha e avullit në pajisjet e hershme nuk mund të ishte e madhe, që do të thotë se as seksioni kryq i prizës nuk mund të ishte i madh. Për këtë arsye, turbinat e para eksperimentale kishin një diametër të vogël dhe tehe të shkurtra.
Një problem tjetër lidhur me vetitë e avullit ishte edhe më i vështirë. Shpejtësia e avullit që kalon nëpër grykë ndryshon në proporcion me raportin e presionit të hyrjes me presionin e daljes. Vlera maksimale shpejtësia në grykën konvergjente arrihet, megjithatë, në një raport presioni prej afërsisht dy; një rritje e mëtejshme e rënies së presionit nuk ndikon më në rritjen e shpejtësisë së avionit. Kështu, projektuesit nuk mund të përfitonin plotësisht nga mundësitë e avullit me presion të lartë: kishte një kufi për sasinë e energjisë së ruajtur nga avulli me presion të lartë që mund të shndërrohej në energji kinetike dhe të transferohej në tehe. Në 1889, inxhinieri suedez Carl Gustav de Laval përdori një hundë që zgjerohet në prizë. Një hundë e tillë bëri të mundur marrjen e shpejtësive shumë më të larta të avullit, dhe si rezultat, shpejtësia e rotorit në turbinën Laval u rrit ndjeshëm.
Parsons krijoi një dizajn thelbësisht të ri turbinash. Ai dallohej nga një shpejtësi më e ulët rrotullimi dhe në të njëjtën kohë, shfrytëzonte sa më shumë energjinë e avullit. Kjo u arrit për faktin se në turbinën Parsons, avulli zgjerohej gradualisht ndërsa kalonte në 15 etapa, secila prej të cilave ishte një palë kurora me teh: njëra ishte e fiksuar (me fletë udhëzuese të fiksuara në kabinën e turbinës), tjetra. ishte i lëvizshëm (me tehe të rotorit).në një disk të montuar në një bosht rrotullues). Tehet e buzëve të palëvizshme dhe të lëvizshme ishin të orientuara në drejtime të kundërta, d.m.th. kështu që nëse të dyja kurorat do të ishin të lëvizshme, atëherë avulli do t'i bënte ato të rrotulloheshin në drejtime të ndryshme.
Kurora e fletëve të turbinës ishin unaza bakri me tehe të fiksuara në çarje në një kënd prej 45 °. Kurorat e lëvizshme u fiksuan në bosht, ato të fiksuara përbëheshin nga dy gjysma të lidhura fort me trupin (gjysma e sipërme e trupit u hoq).
Rrima alternative të lëvizshme dhe fikse të teheve ( a) vendosni drejtimin e lëvizjes së avullit. Duke kaluar midis teheve të fiksuara, avulli zgjerohej, përshpejtohej dhe drejtohej te fletët lëvizëse. Edhe këtu avulli zgjerohej duke krijuar një forcë që shtynte tehet. Drejtimi i lëvizjes së avullit tregohet në një nga 15 çiftet e kurorave ( b).
Avulli i drejtuar te tehet e fiksuara u zgjerua në kanalet e ndërthurjes, u rrit shpejtësia dhe u devijua në mënyrë që të binte mbi tehet e lëvizshme dhe t'i detyronte ato të rrotulloheshin. Në kanalet ndërthurore të teheve të lëvizshme, avulli gjithashtu u zgjerua, një avion i përshpejtuar u krijua në dalje dhe forca reaktive që rezulton shtyu tehet.
Me shumë buzë teheve të lëvizshme dhe fikse, shpejtësia e lartë e rrotullimit u bë e panevojshme. Në secilën prej 30 rimave të turbinës me shumë shkallë Parsons, avulli u zgjerua pak, duke humbur një pjesë të energjisë së tij kinetike. Në çdo fazë (palë kurora), presioni ra vetëm me 10%, dhe shpejtesi maksimale si rezultat, avulli rezultoi të jetë i barabartë me 1/5 e shpejtësisë së avullit në një turbinë me një shkallë. Parsons besonte se me rënie kaq të vogla presioni, avulli mund të konsiderohet si një lëng paksa i ngjeshshëm, i ngjashëm me ujin. Ky supozim ia mundësoi një shkallë të lartë saktësia për të bërë llogaritjet e shpejtësisë së avullit, efikasitetit. turbinat dhe format e tehut. Ideja e zgjerimit të shkallëzuar të avullit, e cila mbështet dizajnin e turbinave moderne, ishte vetëm një nga shumë ide origjinale që mishëroi Parsons.
Koha e motorëve me avull ishte jetëshkurtër. Por ende në Greqia e lashte dihej se si të përdorej lëngu i mbinxehur në operacionet ushtarake. Disa shekuj më parë, paraardhësit tanë shpenzuan shumë kohë dhe përpjekje për të pushtuar avullin, kjo temë është ende interesante sot.
Eolipili i Heronit
Historia e shpikjes së turbinave daton në kohët e lashta, por njerëzit mund të përdornin avull vetëm për të mirën e njerëzimit. fundi i XVII shekulli. Edhe në fillimet e epokës sonë, shkencëtari grek Heron i Aleksandrisë tregoi qartë se avulli mund të jetë i dobishëm. Shpikja e tij, e quajtur sipas shpikësit "Eolipili i Heronit", ishte një top që rrotullohej me fuqinë e një rryme avulli. Kështu u shfaq prototipi i parë i turbinës me avull.
Topi i Solomonit
Më tej, historia e shpikjes së turbinave nuk u zhvillua aq shpejt. Fatkeqësisht, shumica e shpikjeve të grekëve të lashtë mbetën të harruara dhe nuk u gjetën aplikimi i mëtejshëm. Vetëm në fillimi i XVII shekuj, përshkruhet diçka e ngjashme me një motor me avull, megjithëse shumë primitive. Shkencëtari-shpikës francez Solomon de Caux në shkrimet e tij përshkruan një top metalik të zbrazët me dy tuba, njëri prej të cilëve shërben për furnizimin dhe tjetri për kullimin e ujit. Dhe nëse e ngrohni topin, atëherë uji përmes tubit do të fillojë të lëvizë lart.
Turbina Branca
Në fillim të vitit 1629, shpikësi dhe mekaniku Giovanni Branchi montoi turbinën e parë me avull. Parimi i funksionimit bazohet në shndërrimin e energjisë potenciale të avullit në energji kinetike dhe kryerjen e punës së dobishme prej tij. Thelbi i shpikjes së tij ishte se një rrymë avulli me presionin e tij vinte në lëvizje një rrotë me tehe, si rrota e një mulli uji. Por kjo lloj turbinash ishte shumë e kufizuar në kapacitet, pasi ishte e pamundur të krijohej një presion i lartë avion. Kështu, historia e shpikjes së turbinës me avull merr një raund të ri pas një pushimi të gjatë.
bum avulli
Në 1825, inxhinier-shpikësi Richard Trayvisick bëri një përpjekje për të instaluar dy grykë në timonin e një lokomotivë me avull dhe të kalonte avull me presion të lartë përmes tyre. Puna e sharrës së ndërtuar nga mekaniku amerikan W. Avery bazohej në të njëjtat parime. Shumë autorë donin që historia e shpikjes së turbinës të kapte edhe emrat e tyre. Vetëm në Angli, më shumë se 100 shpikje në lidhje me turbinat me avull ose parimet e funksionimit të tyre janë patentuar për 20 vjet.
Turbina në industri
Për 5 vjet, duke filluar nga viti 1884, në mënyrë të pavarur nga njëri-tjetri, suedezi Carl Gustav de Laval dhe irlandezi Charles Parsons punuan në krijimin e një turbine me avull të përshtatshëm industrialisht. Laval shpiku grykën e zgjerimit, e cila bëri të mundur rritjen e konsiderueshme të shpejtësisë së avullit që dilte, dhe si rezultat, u rrit edhe shpejtësia e rrotullimit të rotorit të turbinës.
Por falë shpikjes së Lavalit, u bë e mundur të përftohej vetëm një fuqi e vogël dalëse, e rendit 500 kW. Turbinat e tij me avull u përdorën gjerësisht fillimisht, por shpejt u zëvendësuan nga njësi më të fuqishme të llojeve të tjera.
turbinë reaktiv
Historia e shpikjes së turbinave me avull përfshin gjithashtu shpikjen e turbinës reaktiv me shumë faza të Parsons. Dallimi i kësaj shpikjeje ishte shpejtësia më e ulët e rrotullimit dhe përdorimi maksimal i energjisë së avullit. Ndryshime të tilla domethënëse u arritën nga fakti se avulli u zgjerua gradualisht, duke kaluar nëpër 15 faza në sistemin e turbinës. Kështu, u gjetën veprat e shkencëtarit përdorim praktik në industri. Kjo përfundon historinë e shpikjes së turbinave, duke përshkruar shkurtimisht figurat kryesore të së kaluarës të përfshirë në zgjidhjen e këtij problemi. çështje e rëndësishme. Që atëherë, turbina Parsons i është nënshtruar sasi e madhe modifikime dhe përmirësime, por megjithatë parimet bazë mbetën të pandryshuara.
Shpikja e turbinave në Rusi
Historia e shpikjes së turbinave me avull është shkruar edhe në Rusi. I njohur në qarqet profesionale, mjeshtri Altai Zalesov punoi në uzinën Suzunsky. Nga 1803 deri në 1813, nga nën duart e tij erdhi nje numer i madh i modelet e turbinave. Ai, si një praktikant me përvojë të gjerë, mund të shihte mangësitë në projektimet e turbinave me avull, të cilat bënë të mundur që të bëhen ndryshime në fazat fillestare të projektimit. Kolegu i tij ishte shpikësi Kuzminsky. Ai punoi në fushën e ndërtimit të anijeve dhe inxhinierisë aeronautike dhe arriti në përfundimin se nuk ishte e këshillueshme përdorimi i një motori me avull të tipit pistoni në ndërtimin e anijeve. Kuzminsky shpiku dhe testoi një turbinë detare të kthyeshme me avull të projektimit të tij.
Ajo kishte një peshë të vogël prej 15 kg për kuaj fuqi. Historia ruse shpikja e turbinave, e përshkruar shkurtimisht nga Kuzminsky, karakterizohet si një kohë kur zbulimet e brendshme ranë në harresë. Pa dyshim, shpikja e turbinës me avull solli erë e re në zhvillimin e industrisë dhe të shoqërisë në tërësi, shërbeu si shtysë për një sërë zbulimesh dhe arritjesh në fusha të tjera të shkencës. Shpikjet e atyre kohërave të largëta përdoren edhe sot, megjithëse në një gjendje të modifikuar ndjeshëm. Përkundër faktit se shkenca ka bërë përparime të mëdha përpara, ajo bazohet kryesisht në parimet e përcaktuara në të kaluarën e largët.
Historia e shpikjes së turbinave me avull
Me rëndësi të madhe për energjinë dhe elektrifikimin ishte shpikja dhe shpërndarja e turbinave me avull. Parimi i funksionimit të tyre ishte i ngjashëm me ato hidraulike, me ndryshimin, megjithatë, se turbina hidraulike drejtohej nga një rrymë uji, dhe turbina me avull nga një avull me avull të nxehtë. Në të njëjtën mënyrë që turbina e ujit përfaqësoi një fjalë të re në historinë e motorëve të ujit, motori me avull demonstroi mundësitë e reja të motorit me avull.
Makina e vjetër e Watt, e cila festoi njëqindvjetorin e saj në çerekun e tretë të shekullit të 19-të, kishte një efikasitet të ulët, pasi lëvizje rrotulluese doli në një mënyrë të ndërlikuar dhe irracionale. Në fakt, siç kujtojmë, avulli nuk lëvizi vetë rrotën rrotulluese këtu, por ushtroi presion mbi piston, nga pistoni përmes shufrës, shufrës lidhëse dhe manivelit, lëvizja u transmetua në boshtin kryesor. Si rezultat i transferimeve dhe transformimeve të shumta, një pjesë e madhe e energjisë së marrë nga djegia e karburantit, në kuptimin e plotë të fjalës, fluturoi në tub pa asnjë përfitim. Më shumë se një herë, shpikësit u përpoqën të dizajnonin një makinë më të thjeshtë dhe më ekonomike - një turbinë me avull, në të cilën një avull me avull do të rrotullonte drejtpërdrejt shtytësin. Një llogaritje e thjeshtë tregoi se duhet të kishte një efikasitet disa rend të madhësisë më të lartë se makina e Watt. Megjithatë, kishte shumë pengesa në rrugën e mendimit inxhinierik. Në mënyrë që një turbinë të bëhej vërtet një motor shumë efikas, shtytësja duhej të rrotullohej me një shpejtësi shumë të lartë, duke bërë qindra rrotullime në minutë. Për një kohë të gjatë kjo nuk mund të arrihej, sepse ata nuk dinin t'i jepnin shpejtësinë e duhur avullit.
Hapi i parë i rëndësishëm në zhvillimin e një mjeti të ri teknik që zëvendësoi motorin me avull u bë nga inxhinieri suedez Carl Gustav Patrick Laval në 1889. Turbina me avull Laval është një rrotë me tehe. Një avion uji i formuar në kazan shpërthen nga tubi (grykë), shtyp tehet dhe rrotullon timonin. Duke eksperimentuar me tuba të ndryshëm të ditës me avull, projektuesi arriti në përfundimin se ato duhet të jenë në formën e një koni. Kështu u shfaq hunda Laval, e cila është përdorur deri në kohën tonë.
Vetëm në vitin 1883 suedezi Gustav Laval arriti të kapërcejë shumë vështirësi dhe të krijojë turbinën e parë të punës me avull. Disa vite më parë, Laval kishte marrë një patentë për një ndarës qumështi. Për ta vënë atë në veprim, nevojitej një makinë me shpejtësi shumë të lartë. Asnjë nga motorët e atëhershëm ekzistues nuk e përmbushi detyrën. Laval ishte i bindur se vetëm një turbinë me avull mund t'i jepte atij shpejtësinë e nevojshme rrotulluese. Ai filloi të punonte në hartimin e tij dhe përfundimisht arriti atë që donte. Turbina Laval ishte një rrotë e lehtë, mbi tehet e së cilës, përmes disa të vendosura poshtë kënd akut grykat po avullonin. Në 1889, Laval përmirësoi ndjeshëm shpikjen e tij duke shtuar zgjerues konikë në grykë. Kjo rriti ndjeshëm efikasitetin e hidroturbinës dhe e ktheu atë në një motor universal.
Parimi i funksionimit të turbinës ishte jashtëzakonisht i thjeshtë. Avulli nxehet në temperaturë të lartë, erdhi nga kaldaja përmes tubit të avullit në grykë dhe shpërtheu. Në grykë, avulli u zgjerua në presionin atmosferik. Për shkak të rritjes së vëllimit që shoqëron këtë zgjerim, u arrit një rritje e konsiderueshme e shkallës së daljes (kur zgjerohej nga 5 në 1 atmosferë, shpejtësia e avullit të avullit arriti në 770 m/s). Kështu, energjia e përmbajtur në avull u transferua në fletët e turbinës. Numri i grykave dhe presioni i avullit përcaktuan fuqinë e turbinës. Kur avulli i shkarkimit nuk lëshohej drejtpërdrejt në ajër, por drejtohej, si në motorët me avull, në kondensator dhe i lëngëzuar nën presion të reduktuar, fuqia e turbinës ishte më e larta. Kështu, kur avulli zgjerohet nga 5 atmosfera në 1/10 e atmosferës, shpejtësia e avullit arrin një vlerë supersonike.
Pavarësisht thjeshtësisë së saj të dukshme, turbina Laval ishte një mrekulli e vërtetë inxhinierike. Mjafton të imagjinoni ngarkesat që provoi shtytësi në të për të kuptuar se sa e vështirë ishte për shpikësi të arrinte funksionimin e pandërprerë nga pasardhësit e tij. Me shpejtësi të mëdha të rrotës së turbinës, shkaktoi edhe një zhvendosje e lehtë në qendrën e gravitetit ngarkesë e rëndë në bosht dhe mbingarkesë mbajtëse. Për të shmangur këtë, Laval doli me idenë për të vendosur timonin në një bosht shumë të hollë, i cili, kur rrotullohej, mund të përkulej pak. Kur nuk përdredhohej, ai vetë erdhi në një pozicion rreptësisht qendror, i cili më pas mbahej me çdo shpejtësi rrotullimi. Falë kësaj zgjidhjeje gjeniale, efekti shkatërrues në kushinetat u reduktua në minimum.
Sapo u shfaq, turbina Laval fitoi njohjen universale. Ishte shumë më ekonomik se motorët e vjetër me avull, shumë i lehtë për t'u përdorur, zinte pak hapësirë dhe ishte i lehtë për t'u instaluar dhe lidhur. Turbina Laval dha përfitime veçanërisht të mëdha kur u lidh me makina me shpejtësi të lartë: sharra, ndarës, pompa centrifugale. Ai u përdor gjithashtu me sukses si një makinë për një gjenerator elektrik, por megjithatë ai kishte një shpejtësi tepër të lartë për të dhe për këtë arsye mund të vepronte vetëm përmes një kuti ingranazhi (një sistem ingranazhesh që uli shpejtësinë e rrotullimit kur transferonte lëvizjen nga boshti i turbinës në boshti i gjeneratorit). laval i turbinës me avull
Në 1884, inxhinieri anglez Parson mori një patentë për një turbinë jet me shumë faza, të cilën ai e shpiku posaçërisht për të drejtuar një gjenerator elektrik. Në 1885, ai projektoi një turbinë reaktiv me shumë faza, e cila më vonë u përdor gjerësisht në termocentralet. Ajo kishte pajisjen e mëposhtme, që të kujton një pajisje turbine jet. Një rresht rrotash rrotulluese me tehe u montua në boshtin qendror. Midis këtyre rrotave ishin të fiksuara buzë (disqe) me tehe që kishin drejtim të kundërt. avull nën presion i madh i lidhur me njërin skaj të turbinës. Presioni në skajin tjetër ishte i vogël (më pak se atmosferik). Prandaj, avulli kërkonte të kalonte nëpër turbinë. Së pari, ai veproi në boshllëqet midis shpatullave të kurorës së parë. Këto tehe e drejtuan atë te tehet e rrotës së parë të lëvizshme. Mes tyre kalonte avulli duke bërë që rrotat të rrotulloheshin. Pastaj hyri në kurorën e dytë. Tehet e kurorës së dytë drejtonin avullin midis teheve të rrotës së dytë të lëvizshme, e cila gjithashtu vinte në rrotullim. Nga rrota e dytë e lëvizshme, avulli rridhte midis teheve të kurorës së tretë, e kështu me radhë. Të gjitha teheve iu dha një formë e tillë që seksioni kryq i kanaleve të ndërthurjes u ul në drejtim të rrjedhës së avullit. Tehet, si të thuash, formuan grykë të montuara në bosht, nga të cilat, duke u zgjeruar, rrjedh avulli. Këtu u përdorën fuqia aktive dhe reaktive. Duke u rrotulluar, të gjitha rrotat rrotulluan boshtin e turbinës. Jashtë, pajisja ishte e mbyllur në një shtresë të fortë. Në 1889, rreth treqind prej këtyre turbinave u përdorën tashmë për të prodhuar energji elektrike, dhe në 1899 u ndërtua stacioni i parë i energjisë me turbina me avull Parson në Elberfeld. Ndërkohë, Parson u përpoq të zgjeronte fushën e shpikjes së tij. Në vitin 1894, ai ndërtoi një anije eksperimentale "Turbinia" të drejtuar nga një turbinë me avull. Në teste, ai demonstroi një shpejtësi rekord prej 60 km / orë. Pas kësaj, turbinat me avull filluan të instalohen në shumë anije me shpejtësi të lartë.
Shekulli i 12-të u shënua nga shfaqja e motorit të parë me avull. Kjo ishte ngjarja kur makinat e mekanizuara u shfaqën në industri dhe teknologji, duke zëvendësuar gradualisht punën njerëzore. Zhvillimi i industrisë nuk qëndroi ende. E gjithë historia e zhvillimit të saj karakterizohet nga kërkimi i zgjidhjeve nga shpikësit e vendeve të ndryshme të një problemi - krijimi i një turbine pore.
Mund të argumentohet se historia e shpikjes së turbinave daton në shekullin e 19-të, kur shkencëtari suedez Carl Patrick Laval shpiku ndarësin e qumështit. Në kërkim të një zgjidhjeje për problemin e rritjes së shpejtësisë në këtë pajisje, Karl shpiku një turbinë me avull, e cila ishte projektuar në fundi i XIX shekulli. Turbina dukej si një rrotë me tehe, një rrymë avulli që dilte nga tubi i shtypur në këto tehe dhe rrota rrotullohej. Shkencëtari zgjodhi tuba për furnizimin me avull të madhësive dhe formave të ndryshme. për një kohë të gjatë, dhe si rezultat i eksperimenteve të gjata, ai arriti në përfundimin se tubi duhet të jetë në formë koni. Kjo pajisje është ende në përdorim sot, dhe quhet hundë Laval. Përkundër faktit se shpikja e Laval ishte një pajisje mjaft e thjeshtë në shikim të parë, ajo u bë një mrekulli inxhinierike. Dhe pas një periudhe të caktuar kohe, shkencëtarët - teoricienët vërtetuan se shpikja e turbinave me avull duke përdorur grykën Loval jep rezultatin më të lartë.
Më tej, historia e shpikjes së turbinave përparon në fillim të shekullit të 20-të, kur shpikësi francez Auguste Rato krijoi një turbinë me avull me shumë faza, në të cilën u llogaritën uljet optimale të presionit për secilën nga fazat e turbinës.
Në fund të fundit, shkencëtari amerikan Glenn Curtis zhvilloi një turbinë që përdorte perfekte sistemi i ri, kishte një madhësi të vogël dhe një dizajn të besueshëm. Këto turbina janë përdorur në projektim sistemet shtytëse anijet, ato u instaluan fillimisht në shkatërruesit, pastaj në anijet luftarake dhe, më në fund, në anijet e pasagjerëve.
Kështu, historia e shpikjes së turbinave zbulon disa mënyra në të cilat shkencëtarët e shekullit të 19-të kërkuan një motor ngrohjeje të përshtatshme dhe ekonomike. Disa shpikës u zhvilluan në të cilin karburanti do të digjej në cilindër, kështu që një motor i tillë do të përshtatej mirë në automjete. Ai u përmirësua nga shkencëtarë të tjerë për të rritur fuqinë dhe efikasitetin e tij.
Deri më sot, historia e shpikjes së turbinave fillon me emra kaq të mëdhenj si Laval, Parsons dhe Curtis. Të gjithë këta shkencëtarë dhe shpikës kanë dhënë një kontribut të madh në zhvillimin e industrisë dhe komunikimeve të transportit në të gjithë botën. Të gjitha arritjet e tyre kishin një rëndësi të madhe për mbarë njerëzimin. Dhe më e rëndësishmja ishte përhapja e kësaj lloj energjie si energji elektrike. Aktualisht, shpikjet e këtyre shkencëtarëve përdoren gjerësisht në të gjithë botën në ndërtimin e anijeve dhe termocentraleve.
