Yüksek basınçlı buhar makineleri ve gelişim süreci

Birçok mühendisin uzak durduğu basınçlı buhar teknolojisinin gelişim süreci

Yüksek basınçlı buhar makineleri farklı bir konu. Daha önce buhar enerjisiyle ilgili bir galeri hazırlamıştık. Orada buhar enerjisinden çeşitli şekillerde yararlanan cihazları bulabilirsiniz. Bu yazımızda ise sadece Richard Trevithick'e odaklanıyoruz. 19. yüzyıl boyunca demiryolları, milyonlarca insanın iletişimini ve seyahat etmesini kolaylaştıran bir devrim yarattı. Demiryollarının doğuşu, ilk buharlı lokomotifleri de tasarlayıp yapan İngiliz mühendis Richard Trevithick'in yüksek basınçlı buhar makinelerini bulmasından sonra gerçekleşti. 

Yüksek basınçlı buhar makineleri

Richard Trevithick, İngiltere'nin Cornwall kentinde doğdu. Richard'ın babası, yaşadıkları bölgedeki madenlerde yöneticilik yapıyordu ve genç Richard zamanının büyük bölümünü buhar makineleri üzerine pratik bilgiler edinerek geçirdi. Başarılı bir öğrenci değildi ama 19 yaşında maden mühendisi olduktan sonra büyük ün sağladı. 

O dönemde, iş makinelerinde buhar gücü, yalnızca atmosfer basıncında ya da biraz daha yüksek basınçta kullanılıyordu. Trevithick, yüksek basınçlı buharın kullanılmasıyla daha küçük boyutlu ve daha güçlü makinelerin yapabileceğini çok önceden görmüştü. O sıralarda, James Watt gibi nice bilim insanı, patlama tehlikesi nedeniyle "güçlü buhar" dan korkuyordu. Trevithick 1790'larda yüksek basınçlı buhar üzerine deneyler yapmaya başlamıştı. 1794'te yüksek basınçlara dayanıklı, ağır dökme demirden ilk kazanını imal etmişti. 

Yüksek basınçlı buhar makineleri
Coalbrookdale lokomotifi

Raylardaki ilk lokomotif

1797'de Trevithick, buharla çalışan araba modelini geliştirdi. 1801'de "Puffing Devil" (Püfleyen Şeytan) adını verdiği gerçek boyutlardaki binek arabayı başarıyla ilerletti. Bu araba bir kazada parçalanınca, 1802'de bu kez demiryolu üzerinde giden bir lokomotif geliştirdi. O dönemde, demiryollarında atlı vagonlardan yararlanılıyordu. Vagonlarla genellikle, maden ocaklarından gemilere kömür taşınıyordu.  Ünlü Coalbrookdale Ironworks şirketi için Trevithick'in ürettiği araç, büyük olasılıkla, raylar üzerinden ilk lokomotifti. Ne var ki bu lokomotif üzerine günümüze kalan bilgi, bir mektup ve bir çizimle sınırlıdır. 

1803'te Trevithick başka bir araç yaparak bunu Londra'da sergiledi. Araç hayli ilgi görmesine karşın atlı arabalara göre daha pahalı, gürültülü ve zahmetli olduğundan üretimi sürdürülemedi. Aynı yıl, Trevithick'in kazanlardınan biri Londra, Greenwich'te patladı. Trevithick'in çalışmaları sekteye uğrayabilirdi ama o güvenlik aygıtı olarak "emniyet tapası" nı geliştirdi. Yüksek basınçlı buhar sistemlerinin yaygınlaşması amacıyla buluşuna patent almadı. 

Pen-y-Darren

70 kişiyi taşıyan lokomotif

Bir lokomotifin çektiği yük vagonlarından oluşan, dünyanın ilk buharlı treni, bir iddia sonunda ortaya çıktı. Galler'deki Merthry Tydfil'de kurulu olan Pen-y-Darren dökümhanesinin sahibi, komşu fabrikanın yöneticisiyle, demir yüklü vagonların, dökümhanenin 16 kilometre uzağında bulunan bir kanala kadar buharlı lokomotifle taşınabileceği konusunda bahse girdi. O dönemde, vagonlar beygirlerle çekildiğinden demiryolları zaten işletime açıktı. Trevithick'in yaptığı lokomotif, Şubat 1804'te, 10.2 ton ağırlığındaki demiri ve 70 kişiyi bu uzaklığa taşıdı. Raylar kimi yerlerde ağırlık yüzünden kırılmış olsa da, buharlı tren gerçeği somut bir biçimde sergilendi. 1805'te, Trevithick Newcastle'daki bir maden kömürü işletmesi için daha hafif bir lokomotif yaptı. Araç çalışmasına karşın hizmete konulmadı.

1808'de Trevithick, buharlı tren düşüncesini daha iyi tanıtabilmek amacıyla Londra, Euston'da dairesel bir demiryolu hattı yaptırdı. Bu, dünyanın ilk ücretli yolcu taşıyan demiryoluydu. Aynı yıl, Temmuz ayından Eylül'e kadar Trevithick'in lokomotifi, bilinen adıyla Catch-Me-Who-Can (Tut Tutabilirsen), beş şilin ödeyen herkesi bu demiryolunda gezdirdi. Lokomotif tek vagonu 20 km hızla çekebiliyordu. 

Trevithick'in buharlı çözümleri

Yüksek basınçlı buhar makineleri cümlesi çok önemli. Çünkü Trevithick ayrıca buhar gücüyle işleyen bir dip tarama makinesi yaptı; icat ettiği makinelerden biriyle, bir kanal mavnasını yüzdürdü ve 1812'de mısır tanelerini ayıran bir makine geliştirdi. Bunların dışında, buharlı gemilerde kullanılmak üzere bir pervane, evlerin ısıtılması amacıyla kullanılabilecek yeni bir aygıt icat etti. Trevithick aynı zamanda, Thames Irmağı'nda açılan bir tünelde mühendis olarak çalışmış ve Güney Amerika'daki gümüş madenleriyle ilgili çeşitli projelerde görev almıştır. Hiç kuşkusuız Richard Trevithick gelecekte en çok, demiryollarının doğuşuna yaptığı katkılardan dolayı anılacaktır.

Rainhill yarışlarının çizimi

Rainhill yarışları

Richard Trevithick, demiryollarının tanıtılmasına öncülük ettiyse de, 1820'li yıllara kadar insanlar, buharlı lokomotifi beygir gücüyle sağlanan taşımacılığa bir alternatif olarak görmeye yanaşmadı. Buhar gücünün kullanıldığı, kamuya açık ilk demiryolu, 1825'te İngiltere'nin kuzeyinde, Darlington ve Stockton arasında işletilmesiyle başladı. Demiryolunun mühendislerinden ve ortaklarından ikisi, baba-oğul George (1781-1848) ve Robert Stephenson'u (1803-1859).

1829 yılında Stephenson'lar, kurulması planlanan Liverpool-Manchester demiryolu hattı için seçilecek lokomotifi belirlemek amacıyla açılan bir yarışma olan Rainhill Yarışları'na katıldılar. Aday lokomotifin adı "Rocket'' idi. Bu aracın getirdiği pek çok yenilik, gelecekteki bütün buharlı lokomotiflere örnek oldu. "Rocket", yarışmada öngörülen 5 kilometrelik turu tamamlayabilen tek lokomotifti. Araç, yüksek ve yolcusuz, saatte 47 km hız yapabiliyordu.

Yüksek basınçlı buhar makineleri yazısı dışında diğer teknoloji içeriklerimiz için bu linki kullanabilirsiniz: https://2ladd.com/k/bilim-teknoloji/