Steampunk Revolution. Или история эволюции парового двигателя.

Кто же первый покорил энергию пара?

Многие думают что история пара началась в Британской империи в викторианскую эпоху. То есть в период с 1837 по 1901 год — время правления королевы Виктории, эра спокойствия, процветания, упрочения власти в колониях.
К концу 19 века Британия была мощнейшим государством в мире. Ее население составляло свыше 500 миллионов человек (примерно четверть всего человечества), площадь территорий — свыше 37 миллионов квадратных километров (около трети всей суши Земли).
Небывалое развитие науки, стремительная индустриализация, проведение первой Всемирной Торговой выставки (1851), массовая прокладка железных дорог, открытие лондонского метро (1863), электрическое уличное освещение (1882)… Людей буквально опьяняла вера в бесконечную силу рационального мышления. Иначе говоря, начиналась эпоха стимпанка — начиналась, но так и не началась.


Королева Виктория — «бабушка» стимпанка.


Британская империя в 1897 году (выделено красным).

Строго говоря, энергия пара была покорена не британцами, а греками. Еще в 1 веке нашей эры Герон Александрийский создал эолипил — вращающийся под давлением пара металлический шар. Герон построил его как игрушку, не собираясь применять на практике.


Эолипил «шар Эола» — бога ветра.

Совпадение это или нет, но за 700 лет до этого в той же Греции (на острове Коринф) был построен так называемый «диолкос» — вырубленные в известняке параллельные колеи для транспортировки судов по суше(прообраз современной железной дороги).
Данные изобретения никак не были связаны друг с другом, однако вполне можно утверждать, что греки имели теоретическую возможность разработать паровой железнодорожный транспорт почти на 2000 лет раньше, чем подобное произошло. Именно это обстоятельство делает правомерным существование «архаичных» разновидностей стимпанка.

Кто создал паровой двигатель, решить сложно. В разное время над ним (с переменным успехом) работали Томас Сэйвери (1698), Томас Ньюкомен (1712) и Джеймс Ватт. Последний и вошел в историю как «изобретатель» паровой машины. Он запатентовал ее в 1769 году, однако на самом деле он просто усовершенствовал устройства, созданные до него. Отдельно следует упомянуть русского крепостного механика Ивана Ползунова — он создал паровую машину в 1764 году, причем, в отличие от Ватта, делал ее с нуля, не имея перед глазами действующих образцов.

Если определять стимпанк как период активного применения паровых машин, то его началом будет 1707 год, когда французский физик Дени Папин сконструировал первую лодку с паровым двигателем. О ней известно очень мало — речные паромщики быстро почуяли конкуренцию и сломали аппарат.
Крупномасштабное коммерческое использование паровых машин началось в 1807 году с рейсов пассажирского парохода «Клермонт», построенного американцем Робертом Флтоном. Предприятие оказалось неожиданно прибыльным, а пароходы — живучими. Уже через десять-пятнадцать лет они серьезно потеснили парусные суда.


Пароход «Клермонт». Первая «ласточка» парового флота.

Что касается «сухопутных» паровых машин, то пальму первенства здесь следует отдать Николя Жозефу Куньо (1725—1804). Именно он в 1769 году догадался поставить паровой котел на тележку, чтобы возить тяжелые пушки. Его «fardier a vapeur» (паровая телега) могла перевозить груз весом в четыре тонны и развивала скорость до 4 километров в час.
В 1771 году «паровая телега» Куньо случайно врезалась в стену. Это был первое в мире ДТП с участием «автомобиля».


Паровой тягач Куньо.

Английский изобретатель Ричард Тревитик (1771—1833) продолжил дело Куньо и в 1801 году представил на суд публике «Пыхтящего Дьявола» — первый компактный паровой автомобиль, предназначенный для перевозки людей, а два года спустя — более удачный «Лондонский паровой экипаж».


Паровой автомобиль Тревитика.

В 1804 году Тревитик создает первый в мире паровоз, который работал всего несколько лет. Он быстро приводил рельсы в негодность, так как был слишком тяжел для путей, рассчитанных на небольшие вагоны с «лошадиным приводом».


Первый в мире паровоз

Паровозы и пароходы не только «приблизили» друг к другу города и континенты. Их мощь в то время казалась невероятной. Всего за сотню лет наука сделала такой скачок вперед, что люди, в молодости ездившие на лошадях и даже не мечтавшие увидеть другие страны, теперь могли повторить путешествие Магеллана всего за несколько месяцев. Казалось, будто для человечества больше не осталось преград.

Абсолютный рекорд скорости для паровозов был поставлен локомотивом «Дикая утка» серии LNER Class A4. Своими обтекаемыми формами он больше напоминал современные японские супер-поезда. 3 июля 1938 года он развил 201 километров в час.


Локомотив «Дикая утка»

Но паровой двигатель царил на планете лишь чуть более 150 лет. К концу Второй мировой войны он безвозвратно уступил лидерство двигателям внутреннего сгорания. Стимпанк не состоялся, причем это было неизбежно. Почему? Причины здесь чисто практические.
Да, у паровых двигателей есть свои преимущества. Они неразборчивы к источнику тепла и могут вырабатывать механическую энергию практически на любом топливе. Еще одно преимущество паровых двигателей — нечувствительность к перепадам давления. Это обнаружилось лишь тогда, когда паровозы на высокогорных рейсах сменились тепловозами. При подъеме на значительную высоту последние резко теряли мощность. Сегодня в горах Швейцарии и Австрии до сих пор ходят паровозы.
Однако у паровых двигателей есть один — самый главный — недостаток, перечеркивающий все достоинства. Их КПД (коэффициент полезного действия) равен всего 5%, в то время как двигатели внутреннего сгорания работают при 25% эффективности. Именно поэтому в начале 20 века паровые двигатели проиграли соревнование с дизельными — они не экономно расходовали тепло, были слишком тяжелы (непригодны для установки на летательных аппаратах) и не могли обеспечить высокую мощность при значительном уменьшении размеров.