7. Początki wielkoprzemysłowej produkcji masowej n.e.

Transkrypt

1 Rewolucja w rozwoju silników - silniki parowe, spalinowe i elektryczne Rewolucja przemysłowa w Anglii dociera na kontynent europejski. Zapotrzebowanie przemysłu na nowe nośniki energii cieplnej i mechanicznej Turbiny wodne osiągają moc do 800 KM. Rozwój maszyn parowych od sprawności 5% do 25% a w 1883 r. turbina parowa - Szwed Gustaf de Laval i w rok później Charles Algernon Parsons 30 40%. Turbina parowa napędzająca niemiecki statek Imperator osiaga moc KM. Destylacja ropy naftowej Ignacego Łukasiewicza 1853 r. W 1860 r. silnik spalinowy z zapłonem samoczynnym o mocy 2 KM, Francuz Etienne Lenoir. W 1872 Niemiec August Otto w fabryce Deutz silnik czterosuwowy zasilany mieszanka paliwowo powietrzną. W latach 80-tych Wilhelm Maybach i Gottlib Daimler i Rudolf Benz konstruują pierwsze benzynowe silniki samochodowe. Po 1897 r. Rudolf Diesel konstruuje wysokoprężny silniik z zapłonem samoczynnym. Jednocześnie w latach 60-tych Michael Faraday wynalazł nowe źródło napędu silnik elektryczny prądu stałego zasilany z baterii galwanicznej (Alessandro Volt stos galwaniczny 1800) nie znajduje zastosowania w przemyśle ze względu na zbyt małą moc zasilania. W 1866 r. Werner von Simens konstruuje pierwsze generatory prądu zmiennego i silnik prądu zmiennego znajduje zastosowanie w 1879 r. Pierwsza trójfazowa prądnica i silnik indukcyjny zwarty. Polski inżynier Michał Doliwo Dobrowolski 1888/89 r.

2 Rozwój sieci komunikacyjnych Maszyny parowe od 1834 r. zmieniają transport po ich zastosowaniu do kolei szynowej Anglia, Belgia, Niemcy i inne kraje europejskie. Kilkadziesiąt lat później Europa Środkowa i USA pokryta jest już gęsta siecią kolei szynowych. Od początków lat 90-tych lokomotywy napędzane para przegrzaną ( wynalazek z lat 50-tych) o sprawności do 50%. Stopniowe wprowadzanie napędu parowego do statków oceanicznych. Od 1850 r. eksperymenty dla motoryzacji komunikacji drogowej próby z konstrukcjami samochodów napędzanych para wodną. Rozwój środków i metod łączności Zwiększenie wydajności maszyn drukarskich. W 1811 r. bębnowa maszyna drukarska (Londyńska gazeta Times ) stron/h, w r Richard Hoe USA maszyna rotacyjna stron/h. W latach 40-tych izolowany kabel elektryczny Simens spowodował rozwój telegrafii elektrycznej (telegraf Morse a), która wyparła telegrafię optyczną. Do 1875 r. kula ziemska opleciona kablami o długości km, a w r już km. W 1861 r. Philipp Reis wynalazł telefon udoskonalony przez Alexandra Garahama Bella i przez zakłady Simensa. Pod koniec XIX w. pierwsze automatyczne centrale telefoniczne.

3 Postęp w dziedzinie hutnictwa Bardzo duży popyt na stal i żelazo. Olbrzymie ilości koksu spalanego w hutnictwie prowadzi do ulepszeń pieców hutniczych. Przełomowym wynalazkiem był piec Brytyjczyka Henry ego Bessemera konwertor w kształcie gruszki z przedmuchiwaniem powietrzem dla otrzymania stali o zawartości 0,25% węgla, surówka bez zawartości siarki i fosforu, temperatura C. W 1860 roku gruszki Bessemera mieściły ok. 2 tony surówki a w r ton. Równocześnie w latach 60-tych Francuzi Emile i Pierre Martin oraz Niemiec Wilhelm Simens wynaleźli hutniczy piec regeneracyjny przeróbka odpadów żelaza i złomu na wysokogatunkową stal. Po 1880 r. elektryczne piece hutnicze do produkcji stali stopowej. Początki produkcji masowej Pod koniec XIX w. głównym celem staje się produkcja masowa zastosowana w w pierwszej kolejności przemyśle włókienniczym ulepszone krosna i przędzarki. W 1846 r. Elias Howe wprowadza maszynę do szycia a już w r amerykańska firma Singer wykonuje ok maszyn do szycia. Masowa produkcja rowerów i maszyn do pisania.

4 Polska myśl techniczna W okresie zaborów Polacy emigranci po powstaniach działają za granicą. Ernest Malinowski powstaniec z 1831 r. buduje w Peru najwyżej na świecie położoną (4768 m n.p.m.) kolej trans-andyjską: 62 tunele górskie, 30 mostów. W Kanadzie Kazimierz Gzowski - kanadyjska sieć kolejowa z mostem nad Niagarą dla połączenia z USA. Gabriel Narutowicz profesor Politechniki w Zurichu hydroelektrownie w Szwajcarii, Austrii, Francji, Hiszpanii i we Włoszech, stanowiące wzór do naśladowania w skali europejskiej. Pierwsza trójfazowa prądnica i silnik indukcyjny zwarty. Polski inżynier Michał Doliwo Dobrowolski 1888/89 r. oraz pierwsza godna uwagi elektryczna, trójfazowa linia energetyczna 170 km, 8500 V.. Destylacja ropy i lampa naftowa Ignacego Łukasiewicza 1853 r. a w rok później pierwsza na świecie kopalnia ropy naftowej w Bóbrce pod Gorlicami (pierwszy szyb naftowy w USA w Pensylwanii 1859 r.)

5 7.1. Rewolucja w rozwoju silników Udoskonalona przez brytyjskiego inżyniera Jamesa Francisa turbina do napędu siłowni hydraulicznych 1849 r. Średnia wysokość spadku wody ok. 450 m. Wirnik w środku a aparat kierujący na zewnątrz. Dyfuzor U. Boydena łagodnie zakrzywiona i rozszerzająca się rura oddająca wodę na zewnątrz. Turbina parowa napędza prądnicę. Inżynier szwedzki Carl Gustaf Laval 1883 r. Podobnie jak strumienie wody w turbinie wodnej Peltona strumienie pary oddziaływują w wielu miejscach obwodu na łopatki wirnika. Zastosowana zasada akcyjnych turbin wodnych. Szybkobieżna maszyna parowa zbudowana przez Amerykanina Corlissa, 1876 r. Zmieniające się prędkości obrotowe i moce: 50, 150, 350 obr/min, KM. Turbina wypiera maszynę parową firma MAN 1900 r. Wielostopniowe turbiny parowe kw, kombinacja turbiny akcyjnej i reakcyjnej 5000 kw. Pierwszy parowiec liniowy z napędem śrubowym Great Britain 1845 r. 4 jednocylindrowe silniki parowe, moc 1500 KM, jedna śruba, 360 pasażerów, 600 t. ładunku, 15 dni na przepłynięcie Atlantyku. Destylacja ropy naftowej (wyodrębnienie z ropy frakcji pozbawionych zarówno lekkich benzyn jak i ciężkich węglowodorów) Ignacego Łukasiewicza 1852 r. Lampa naftowa Ignacego Łukasiewicza 1853 r. Umożliwia oświetlenie (jego apteki) i rozwój silników spalinowych. W rok później pierwsza na świecie kopalnia ropy naftowej w Bóbrce pod Gorlicami (pierwszy szyb naftowy w USA w Pensylwanii 1859 r.) Silnik gazowy dwustronnego działania. Etenne Lenoir 1860 r. Pierwszy silnik seryjnej produkcji zdolny do praktycznego zastosowania. Zużywa dużo gazu i pracuje bez sprężania. Niska sprawność energetyczna. Wykorzystanie zasady silnika parowego dwustronnego działania. Wlot gazu sterowany zaworem, zapłon z elektrycznego induktora za pomocą świecy zapłonowej.

6 7.1. Rewolucja w rozwoju silników Pierwszy silnik dwusuwowy szkocki inżynier Dugald Clerc 1878 r. Tłok poruszając się spręża mieszankę paliwowo powietrzną nad tłokiem i jednocześnie zasysa świeżą mieszankę pod tłok. Po zapaleniu mieszanki nad tłokiem, w suwie rozprężania tłoczy nad tłok świeżą mieszankę w miejsce usuwanych spalin. W dwóch suwach realizują się wszystkie fazy robocze silnika czterosuwowego: zasysanie, sprężanie, wybuch z rozprężaniem i wydech.

7 7.1. Rewolucja w rozwoju silników Nowy gaźnik : niemiecki inżynier Wilhelm Maybach 1892 r.

8 7.1. Rewolucja w rozwoju silników Zasada działania silnika czterosuwowego Francuza Alphonse Beau de Rochas patent 1862 r. i Niemca Nocolaus August Otto 1876r. (spory patentowe Otto wynalazł zasadę działania już w r ale jej nie opatentował). Podstawa rozwoju przemysłu motoryzacyjnego. Silnik gazowy czterosuwowy stacjonarny Otto wykonanie w fabryce Deutz 1876 r. Sprawność 13%. Pierwszy stacjonarny silnik Diesla 1897 r. Większa moc silnika Diesla niż silnika Otto stanowi większą konkurencję dla maszyny parowej. Sprawność silnika wynosi 26% (Otto 13%). Silnik Diesla jest bardziej niezawodny ze względu na mniejszą ilość części ( nie potrzebuje aparatu zapłonowego) oraz może spalać ciężki olej, który jest tańszy niż benzyna.

9 7.1. Rewolucja w rozwoju silników Pierwszy silnik elektryczny zbudował inż. Jedlicka w 1829 r. Niewiele jednak wiadomo o tym wynalazcy. Wynalazek silnika elektrycznego przypisuje się Moritzowi Hermannowi Jacobi z Petersburga 1834 lub 1838 r. Zasada działania silnika elektrycznego, odkrycie siły elektrodynamicznej doświadczenie Michaela Faradaya 1821 r. Faraday zauważył, że przewód z płynącym prądem nie przyciąga igły magnetycznej tak jak biegun a igła ustawia się wzdłuż przewodu.

10 7.1. Rewolucja w rozwoju silników Po 7 latach pracy i setkach nieudanych doświadczeń Faraday odkrywa indukcję magnetyczną 27/28 sierpnia 1831 r. Prąd z magnetyzmu. Doświadczenie Faradaya 1831 r.

11 7.1. Rewolucja w rozwoju silników Aparat indukcyjny Daniela Rϋhmkorffa 1850 r. Elektryczny obwód pierwotny o długości uzwojenia 40 m zasilany z baterii prądu stałego zamienionego na prąd szybko pulsujący za pomocą przerywacza rtęciowego. Na uzwojeniu wtórnym o długości uzwojenia m Rϋhmkorff uzyskał napięcie 20 kv. Transformatory prądu zmiennego budują w r Amerykanie Gaulard i Gibbis, wykorzystując doświadczenia Rϋhmkorffa. Pierwsza leżąca prądnica firmy Simens & Halski 1867 r. Przekształcenie przez Simensa induktora Faradaya. Uzwojenie B jest uzwojeniem pobudzającym elektromagnes. Prąd w obracającym się wirniku wykorzystany jest także jako prąd wzbudzenia. Prądnica samowzbudna. Generator prądu zmiennego. Hipilot Pixii 1832 r. Wokół pionowej osi wiruje podwójny magnes. Jego bieguny wytwarzają drogą indukcji prąd zmienny w dwóch szpulach nawiniętych na kawałek żelaza w kształcie podkowy. Pierwszy silnik elektryczny, Moritz Hermann Jacobi - Petersburg 1834 r. Elektromagnes wytwarza pole magnetyczne z zamianą biegunów za pomocą przełącznika po obrocie o kąt Wirnik z magnesami prętowymi. Pierwszy silnik (także prądnica) prądu stałego. Anton Pacinotti Florencja 1860 r. Żelazny wirnik pierścieniowy z cewkami. Końcówki cewek do kolektora ( zbieracza prądu). Wirnik obraca między biegunami podkowiastych elektromagnesów zasilanych z akumulatora. Pierwszy trójfazowy silnik indukcyjny. Polski inżynier Michał Doliwo Dobrowolski 1888 r. Moc 0,1 KM. Wirujące pole elektro-magnetyczne. Nie potrzeba komutatora. Zasilanie 4 przewodami. Połączenie gwiazda - trójkąt. Zasada działania trójfazowego silnika indukcyjnego - Amerykański inżynier Nikolai Tesla 1887 r. Połączenie wymaga 6 przewodów.

12 7.2 Rozwój sieci komunikacyjnych Samochód parowy Amde Bolle ok r. Powóz parowy Brytyjczyka Goldwothy go Gurneya 18 osób ok r. Szybkobieżny silnik benzynowy Maybacha Daimlera 1883 r. x Pojazd doświadczalny Edouarda Delamare- Deboutteville a ze spalinowym silnikiem gazowym z napędem na tylną oś 1883 r. Gaz świetlny w skórzanych zbiornikach wybucha w czasie pierwszej jazdy Pierwsze próbne jazdy motocyklem z szybkoobrotowym silnikiem Maybacha Daimlera 1885 r. Pierwsze auta benzynowe Maybacha Daimlera i Benza 1886 r. Pierwsze niemieckie lokomotywy 1841 r. Lokomotywa 2A1 Borsig linia Berlin Poczdam Pierwsza elektryczna kolej żelazna firmy Simens & Halski 1879 r. demonstrowana na wystawie przemysłowej w Berlinie Lokomotywa pierwszej kolei elektrycznej firmy Simens & Halski 1879 r. Pojazd elektryczny Francuz Jeantaud 1881 r. Dwa światowe rekordy prędkości 63 i 92 km/godz 1898/1899 r. Pedały rowerowe Philipa M. Fischera 1853 r. Ulepszenia i dziwaczne pomysły konstruktorów rowerów 1869 r. Koparka Elisha Gravesa Otisa 1838 zastępuje 180 robotników budowa Tunelu Kilby kolei Londyn Birmingham ok r. System transportowy umożliwiający pokonywanie wysoko położonych odcinków kanału Elbląskiego 1844 r. Pierwszy stalowy most linowy Niemiec August Röbling 1855 r.

13 7.3. Rozwój środków i metod łączności Telegraficzny alfabet Morse a 1865 r. Przesyłanie prądu trójfazowego angielski inżynier John Hopkinson 1880 r.

14 7.3. Rozwój środków i metod łączności Odkrywca fal elektromagnetycznych Henryk Hertz 1888 r. Pierwsza sygnały radiowe Włoch Guglielmo Marconi 1894 r. Zasięg 3 km, dzwoni dzwonek sygnałowy.

15 7.3. Rozwój środków i metod łączności Pierwszy aparat telefoniczny (magnetyczny) Johann Philipp Reis 1861 r. Telefon Szkota Alexandra Bell a 1876 r. Membrana zarówno w słuchawce jak i mikrofonie drgają przed owiniętym stalowym drutem magnesem. W Polsce w 1881 r. Henryk Michalski jeden z pierwszych konstruktorów mikrofonów proszkowych dokonał transmisji koncertu z Żółkwi do Lwowa. Fotofon Szkota Alexandra Bell a 1876 r. Pierwszy fonograf urządzenie zapisujące i odtwarzające głos i muzykę, Thomas Alva Edison 1887 r. Główny Urząd Telefoniczny w Berlinie 1887 r Postęp w dziedzinie hutnictwa Konwertor do produkcji stali Henry Bessemera 1855 r.

16 7.4. Postęp w dziedzinie hutnictwa Kwaśne wyłożenie stalowego pojemnika sprzyja tworzeniu się żużla. Reakcja chemiczna podwyższa temperaturę z 1200 do C. Cena stali tylko 7% poprzedniej stali tyglowej. Konwertor Bessemera dostarcza w ciągu 20 min. Ilość stali wytwarzanej w ciągu 1 dnia w piecach pudlarskich. Konwertor do produkcji stali Henry Bessemera 1855 r. W Polsce pierwszy piec martenowski w Biskupicach Śląskich w 1871 r. Firma Krup w Essen ton nacisku prasa hydrauliczna do obróbki bloków o wadze do 300 ton 1861 r.

17 7.5. Różne innowacje Pompa cieplna Brytyjski fizyk William Thomson 1852 r. Sprężanie gazu (np. freonu) powoduje wydzielanie się znacznej ilości ciepła.

18 7.5. Różne innowacje Sterowiec w kształcie cygara Henri Giffarda 1852 r. Pierwszy na Świecie sterowiec załogowy. Długość 43,9 m. Pojemność 2492 m3. Napęd śmigła parowy o mocy 2,2 kw. Średnica śmigła 3,35 m, 110 obr/min. Sterowanie żaglem, kotwica ułatwia lądowanie. Przeleciał nad Wersalem 27 km z prędkością 8 km/h przy pogodzie bezwietrznej. Tokarka rewolwerowa. Elish K. Root i Samuel Colt niezależnie 1855 r. Wiertarka dentystyczna Morrisona 1870 r. Lodówka ze sprężarką amoniakalną. Carl Linde 1875 r. Skraplanie amoniaku wg cyklu Carnota (1824) napęd maszyną parową. Nowa technologia produkcji łożysk Fischer 1883 r. Pierwsza bezkłowa szlifierka Fischera młyn kulowy. Dokładność szlifowania hartowanych kulek łożyskowych 0.01 mm.