A Hét 1981/1 (26. évfolyam, 1-26. szám)

1981-06-06 / 23. szám

Tudomány-technika Az ókori görög mítoszok legcsodálatosabb tulajdonsága, hogy a költészet éteri magasságába emeli a történelem legjelentősebb sorsfordulóit. Ezek közé tartozik a tűz megszelídítésének mítosza is, amely szerint a didergő emberiségen segíteni akaró titán Prométheusz ellopja a tüzet az alvó Zeusztól, hogy a sistergő istennyila az emberek megfélemlítése helyett azok boldogulását szolgálja. Szinte teljes bizonyossággal állithatjuk, hogy az emberré válás egyik döntő lépcsőfoka az „első emberi bátorság", a tüz csiholása volt, a/nely nagymértékben megvédte őseinket az időjárás viszontagságaitól. De nemcsak meleget és főtt ételt adott, de az ipari tevékenység alapját is a tűz jelentette. A kökorszakból az ember a tűz segítségével jutott azokba a történelmi korokba, amelyek egy-egy fém elterjedésével — tömeges megmunkálásával — jártak együtt, megalapozva ezzel az emberi civilizációt. Prométheusz gyermekei a kovácsok játszották talán a legfontosabb szerepet az ipar kialakulásában. A tüz évezredeken keresztül az ipari tevékenység egyik legfontosabb kelléke volt, de munkavégzésre nem sikerült felhasználni. Bármily meglepő, de már időszámításunk előtt ismerték és használták — tűzijátékoknál és hadi célokra — a rakétát Kínában (a tizenkettedik században már Európában is bevetik), de mivel csak robbanószerrel (lőporral) működött, a folyamat szabályozhatatlan, tehát ipari tevékenységre alkalmatlan volt. Ennek ellenére még a 17. században is kísérleteztek puskaporral müködö motor feltalálásán. Nem kisebb tudós, mint a németalföldi Christian Huygens nevéhez fűződik az egyik legnevesebb kísérlet, amelyben puskaporral működő dugattyús motort használt, amely a mai belsőégésű motorok ősének tekinthető. Vállalkozása azon bukott meg, hogy nem sikerült folyamatos üzemmódot elérnie. Tanítványa Denis Papin már a gőznyomást igyekezett munkavégzésre felhasználni (tőle származik a túlnyomásos főzőedény, a népszerű kuktafazék ötlete), nem sok sikerrel, mert a Royal Society a gép megszerkesztésére kért tizenöt fontos támogatást nem volt hajlandó megadni. Hosszú időn keresztül több tudós kísérletezett a „tüzesgép" megalkotásával, vállalkozásuk általában azon bukott meg, hogy nem rendelkeztek megfelelő műszaki ismeretekkel, nem tudták felmérni a gép gazdasági jelentőségét, ezért nem sikerült megfelelő mértékű anyagi támogatáshoz jutniuk. Elméleti téren is nehéz volt a problémához közelíteni, mivel a hőtan fehér foltnak számított a fizikában. Olyannyira, hogy nem az elméleti ismeretek ösztönözték a gőzgép feltalálását, hanem fordítva: a már kész gőzgépből indult ki az egész modem termodinamika. Ilyen körülmények között aligha meglepő, hogy az ipari forradalmat elindító „tüzesgépet" elméleti tudással kevésbé felvértezett, de an-A gőzmozdony születése nál több gyakorlati ismerettel rendelkező „műszakiak" — kovácsmesterek, műszerészek szerkesztik meg. Az egyetlen, aki kilóg a sorból James Watt, a gőzgép tökéletesitöje. aki többé-kevésbé tanult embernek számított. A dugattyús gőzgépet egy darmouthi kovácsmester, Thomas Newcomen szerkeszti meg 1712-ben. Az átalakított sörfőző kazánból, dugattyús szerkezetből és himbából álló gőzgép a bányavizek elszivattyúzására készült és olyan tökéletesre sikerült, hogy még ma is működik a Dél-Kensingtoni Természettudományi Múzeumban. Az általa szerkesztett gőzgépekkel sikerült megnégyszerezni az angol bányák termelését. A zseniális skót műszerész-tudós James Watt fejleszti tovább Newcomen gőzgépét. A hatásfokot megháromszorozza a hőveszteségeket csökkentő kettősfalú munkahenger bevezetésével (2 %-ról 6—7 %-ra emeli), megalkotja az első automatikus szabályozóelemet, a centrifugál-regulátort, a külön kondenzátort és megoldja a gőz nyomásának folyamatos kijelzését, megadva ezzel a gőzgép mai alakját. Tevékenysége nyomán olyan tökéletes gépek születnek, amelyek a 18. század nyolcvanas éveiben elindítják az angol ipari forradalmat, amelyben a gőzgépet már széleskörűen alkalmazzák. A gyárak függetlenné válnak a vízforrásoktól — ezideíg vizkerék-meghajtást használtak —, kialakulnak a koncentrált iparral rendelkező gyárvárosok. A gőzgép tökéletesítését Watt 1781-ben fejezi be, abban az évben, melyben június 9-én megszületik George Stephenson, (1781 — 1848) a gőzmozdony feltalálója. Apja a Newcastle környéki bányában volt fütő és gőzgépkezelö, igy a kis George már gyerekkorában megismerkedhetett a kor legbonyolultabb műszaki találmányával. A család anyagi helyzete miatt iskoláztatásáról szó sem lehetett, feljegyzések szerint felnőtt fejjel tanult meg írni-olvasni, tudományos ismeretei egyáltalán nem voltak. De a műszaki dolgokhoz annál jobban értett. A bányákban ez idö tájt a csilléket már síneken gurították, sőt a közeli kikötőbe is síneken vontatták ki őket, természetesen igáslovak segítségével. A gőzgépet már korábban Is használták tehervontatásra oly módon, hogy a talajhoz rögzített gép a terhet egy dobra felcsavarodó kötélen magához húzta. Trevithick volt az első, aki 1801 ben megszerkesztett gözkocsijával bebizonyította, hogy a gőz erejét közvetlenül kerékmeghajtásra is lehet használni. További vitákra adott okot, hogy a sin és a kerekek közötti tapadóerö elegendö-e nagyobb terhek szállítására. 1813-ban Blacket és Hedley mutatták ki, hogy a síneken a sima kerekek nem csúsznak. További problémát jelentett a megfelelő méretű gőzgép kikísérletezése, mivel a kor gépei rendkívül nagyok és nehezek voltak. (Ez a helyhez kötöttség mellett persze egyáltalán nem számított.) Végül 1814-ben Stephensonnak sikerül megszerkesztenie az első gözmozdonyt, amely 30 tonna teher szállítására volt alkalmas. Kezdetben csak a bányában használja, később a kikötőig is szállítja vele a kitermelt szenet. A szerelvény öt-hat kilométeres óránkénti sebességgel közlekedett, a feltaláló mellette ballagott és a síneken tébláboló állatokat kergette el az útból. Azonban hamarosan meggyűlt a baja a környékbeli gazdákkal és földbirtokosokkal, mivel a csövekből kilövellő göz megijesztette az állatokat. Ezért Stephenson a leszivócsöveket a hengerekből gözmozdonya kéményébe vezette, ami rendkívül sikeres újításnak bizonyult: az eddig kocogó szerelvény 20 km/óra sebességgel száguldani kezdett. Ezzel a gözmozdony csatát nyert, a lovaknál sokkal nagyobb terhet képes volt a vágtázó ló átlagsebességével szállítani. A feltaláló sikeres tevékenysége eredményeképpen függetleníti magát, 1823-ban megalapítja híres-nevezetes mozdonygyárát. Érdemes megemlíteni, hogy ez idő tájt adja ki egy fiatal francia hadmérnöki tiszt, Sadi Carnot a tűz erejéről szóló könyvét (Réflexions sur la Puissance Motrice du Féur, Párizs 1824), amelyben a hő anyag-mivoltáról (caloricum), értekezik. Bár helytelen elméletet állít fel — csak röviddel halála előtt ismeri fel a kinetikus höelmélet lehetőségét — a gőzgép hatásfokát mégis helyesen határozza meg. Rájön, hogy a hengerbe bemenő és abból kijutó göz hőmérsékletének hányadosával arányos (íj = 1 — T2/T)). A meghatározás olyan pontos, hogy még ma is az ö képletét használjuk a hatásfok meghatározásához. Stephenson nem ismerte ugyan Carnot munkásságát, de a gyakorlatban mégis sikerült a bemenő és kimenő gőz hőmérséklete közötti különbséget növelnie, ezzel a hatásfokot nagymértékben megjavítania. A nagy siker hatására öt bizzák meg a Darlington-Stocton vasút megépítésével, amelyen a világon elsőként 1825-ben indul meg a rendszeres vasúti közlekedés! Ezután Nyugat-Anglia két nagy iparvárosát Manchester és Liverpoolt összekötő vasúti pálya építésével bízzák meg, amely 1829-ben készül el. Még ugyanebben az évben mozdonyversenyt rendeznek Rainhillnél, amelynek első díja ötszáz font volt. Hogy mekkora pénz volt ez az idő tájt, elég csak arra gondolni, hogy Papin tizenöt fontért kilincselt gőzgépének kikísérletezésére. A versenykiírás szerint a mozdonyoknak húsz tonna terhet kellett 16 km/ó minimális sebességgel szállítaniuk. Stephenson „Rockett" (Rakéta) nevü mozdonyával állt starthoz, amely 1829 szeptember 12-én készült newcastle-l üzemében. Szerelvénye méltónak bizonyult nevéhez: elsőként ért célba 25,6 km/ó átlagsebességgel. Még ugyanezen a napon teher nélkül „világcsúcsot" állított fel vele, 46 km/ó sebességgel száguldott a rainhilli pályán. Két hónappal később a továbbfejlesztett Rockett 60 km/ó fantasztikus sebességet ér el. Ezzel be is fejeződött a gőzmozdony fejlesztése, George Stephenson a zseniális kovácsmester megadta a „tüzesgép" végső alakját. A gyárából kikerült gőzmozdonyok megalapozták a szárazföldi teherszállítást, lehetővé téve gyárvárosok kialakulását a nyersanyaglelőhelyektöl távol esö vidékeken is. Stephenson nevéhez fűződik a mai vágányszélesség megállapítása is. Az ókor leggyorsabb járműveinek tiszteletére a római harci szekerek nyomsavát, 1,435 métert vezeti be a sínek közötti távolságnak. Az érdekesség kedvéért érdemes megjegyezni, hogy még életében megindul Magyarországon is a vasúti közlekedés: 1847-ben indítják el a Pest — Vác vonalon a Stephenson-mozdonyokat. Hamarosan keresztül-kasul behálózzák a világot a vasúti pályák, ahogy Petőfi nagyszerű költeményében (A vasúton) megálmodta: „Ezek a föld erei / Bennök árad a műveltség, / Ezek által ömlenek szét / Az életnek nedvei..." Végül érdemes megemlíteni, hogy Stephenson találmánya az első modern tömegközlekedési eszköz. Egynapi járóföldröl félegy óra alatt beszállította az embereket a gyárvárosba, lehetővé téve ezzel a nagyvárosok és a körülöttük kialakuló kisebb települések közötti gyors összeköttetést, később ezek összecsatólását. igy alakulnak ki majd a huszadik század (tíz) milliós városóriásai. A gőzgép és a gőzmozdony megadta a kegyelemdöfést a manufakturális termelésnek, s ezáltal a modem ipari társadalmak alappilléreivé váltak. Ebben a nagyszerű tudós James Watt mellett a kétszáz éve született George Stephensoné a fő érdem. OZOGÁNY ERNŐ Metszés — sűrített levegővel A nagyüzemi gyümölcsösök téli, koratavaszi metszését könnyíti meg a Német Demokratikus Köztársaság schwerini állami gazdaságában üzembe helyezett P 800 típusjelzésű berendezés. A traktorra szerelt két kinyúló karon összesen hat sűrített levegős metszőolló van, ezekkel a korábbinál jóval kisebb fizikai erőkifejtéssel elvégezhetik a gyümölcsfák, bokrok metszését. A két kinyúló kart maximálisan három méteres magasságban lehet emelni. A pneumatikus metszés a fizikai erőkifejtés csökkentésén kívül 30 százalékkal növeli a munka termelékenységét.