Thomas Newcomen ile James Watt ve buharla işleyen (Dıştan Yanmalı) Makina-Motor icadı

1705 yılında Thomas Newcomen ve 1760 senesinde James Watt, maden ocaklarında kullanılmak üzere, buharla çalışan ve güç üreten makinalar yaptılar. Bunlar ilk buhar motorlarıydı ve sanayi devrimi böylece başlamış oldu.

Buhar makinesinin icadı, endüstriyel ve genel insanlık tarihinde bir dönüm noktası oldu. 17. ve 18. yüzyılların başında, düşük güçlü ve etkisiz “motorların”, yel değirmenlerinin değiştirilmesi için ön koşullar ortaya çıktı. Sanayi devrimini ve modern teknoloji geliştirme düzeyine ulaşmayı mümkün kılan buhar motorlarıydı.

Buhar makinesinden önce madenlerde açığa çıkan su atlar tarafından hareket ettirilen bir makara sistemindeki kovalar aracılığıyla çıkarılıyordu. Daha sonraları buharla çalışan sistemler kullanılmaya başlandı.

Thomas Newcomen, yaşadığı yerin yakınlarındaki kalay madenlerinde suyu dışarı çıkarmak için kullanılan atların yüksek maliyetini biliyordu. Newcomen bu soruna çözüm bulmak için Maden ocaklarındaki suları buhar gücüyle boşaltmaya yarayan bir pompanın patentini almış olan Thomas Savery ile 1698 yılında anlaştı. Yaptıkları çalışmalar sonucunda 1705 yılında birlikte ilk buhar makinesini yaptılar.

Newcomen’in motorunda bir ucu buhar pistonu ve silindir sistemine, diğer ucu madendeki suyu yukarı çeken pompaya bağlı olan ahşap bir kalas bulunuyordu. Kalasın pompaya bağlı ucu silindir sistemine bağlı ucundan daha ağırdı. Bu nedenle sistem çalışmadığı zaman pompaya bağlı taraf aşağıda duruyordu. İlk olarak silindirin içi atmosfer basıncındaki buharla dolduruluyor ve daha sonra sisteme su püskürtülüp buharın soğuyarak yoğunlaşması sağlanıyordu. Bu durumda silindirin içinde oluşan vakum pistonu aşağı çekerken tahta kalasın diğer ucu yukarı kalkıyor, böylece madendeki su yukarı doğru çıkarak pompa odasına doluyordu. Daha sonra buhar silindirinin altındaki kapakçık açılarak silindirin içinin atmosfer basıncına dönmesini sağlıyordu. Bu sırada tahta kalasın diğer ucu daha ağır olduğu için yerçekiminin de etkisi ile aşağı iniyordu, böylece pompa odasındaki su tahliye ediliyordu.

Newcomen’in motorunda buhar atmosfer ile aynı basınçtaydı, bu nedenle Newcomen’in motoruna “atmosferik” motor denilmişti. Newcomen motoru, ilk defa 1712’de Staffordshire’daki Dudley Şatosu yakınında kuruldu.

Newcomen’in atmosferik buhar motorunun icadından sonra geçen 60 yılda Newcomen’in tasarımından farklı olmayan birçok atmosferik motor üretildi.

1760’lı yıllarda mühendisler, derin madenlerden suyla birlikte kömürü de çıkarmak için buhar motorlarını kullanmaya başladılar. Aynı dönemde James Watt da buharlı motorlarla ilgileniyordu.

Tam kapsamlı bir buhar makinesi geliştirmeye çalışan Watt’a, Carron Demir İşleri şirketinin kurucusu Joh Roebuck maddi destek verdi. Hemen başarılı olmayan tasarım J.Watt’ı maddi sıkıntıya düşürünce sekiz yıl anketçilik yaparak geçimini sağlamaya başlar. Roebuck ta iflas edince, Matthew Boulton patent haklarını satın alir ve Watt ile 25 yıl sürecek bir ortaklığa imza atar.

Sonunda 1776’da başarı ile ilk gelişmiş buhar makineleri üretilir ve ticarî olarak satılmaya başlanir. Çoğunlukla madenlerden suyu pompalamak için talep gelmiştir. Yeni buhar makinalarında ileri-geri hareket, Watt tarafından artık dönüş hareketine çevrilmistir.

Sonraki 6 yıl içinde tasarımda çeşitli iyileştirmelerde bulunan Watt, gücü kontrol etmek için valf ve buhar basınç göstergesi de ekler. Bu gelişmelerle Watt, rakipleri Heathfield’in buhar makinesinden 5 kat daha verimli bir makine ortaya çıkarmıştır. 1824’te Boulton ve Watt ortak sirketi, 1164 buhar makinesi üretmiştir. Bu satışla birlikte Boulton ve Watt zengin olurlar.

1800’de patent ve ortaklık sona erince Watt emekliliğe çekilir ve şirketi oğullarına devreder. Emekliliğinde değişik icatlara devam eden Watt, teleskop ile mesafe ölçümü, mektup kopyalama cihazı, yağ lambasında iyileştirmeler, buhar makinası merdanesini geliştirir.

J.Watt’ın icad ettiği makina, daha sonra tekerlekli araba motorunun tasarımına ışık tutmuş ve 1769 yılında Nicholas Cugnot adındaki bir Fransız soylu, buhar makinesi ile çalışan ilk kara taşıtını tasarlamıştır.

Fransız mucit Nicolas Joseph Cugnot tarafından icat edilen bu Aracın önüne yerleştirilen buhar kazanında üretilen buharın gücü tekerleğe iletilerek aracın ilerlemesi sağlanıyordu. Bu araba saatte yaklaşık olarak 4. 5 kilometre yol alabiliyordu. Her 20 kilometrede bir kazanın doldurulması gerekiyordu. Daha sonra dört tekerlekli değişik tasarımlarda buharla işleyen arabalar yapıldı.

Buhar elde edilmesi büyük hacim ve işçilik gerektirdiğinden, daha pratik çözümler üzerinde çalışmalar başladı. Bunu izleyen 60 yıl boyunca, başka mucitler de aynı doğrultuda çalışmalarını sürdürdüler. Gerçekleştirilen tasarımların çoğu buharlı makine üzerinde olmaktaydı.

Buhar motoru başlangıçta fabrikasyon üretimde kullanılmak üzere tasarlandı, ancak daha sonra buharlı lokomotiflerde, buharlı gemi ve teknelerde, arabalarda ve traktörlerde kurulmaya başlandı.

Google’den derleme

A.K