XXIII. Wynalazki i ulepszenia techniczne

Wraz z postępami nauk fizycznych rozwijać się mogła wynalazczość, dążąca do najkorzystniejszego zużytkowania sił do celów praktycznych na zasadzie coraz lepiej poznawanych, coraz gruntowniej badanych praw przyrody. Przedewszystkiem maszyny parowe, których szybki rozwój sprawił przewrót zarówno w technice, jak i w życiu społecznem XIX stulecia, zawdzięczają swe powstanie badaniom z dziedziny mechaniki i fizyki. 

Kiedy powstała idea zbudowania maszyny parowej, jest rzeczą do i rozstrzygnięcia niemożliwą. Lubo w czasach starożytnych nie znano dobrze zasadniczych praw mechaniki i nie posiłkowano się motoiami, wprawianemi w ruch z pomocą pary, wszakże zwrócono już uwagę na to, że woda, gotująca się w zamkniętem naczyniu, może sprawić działanie mechaniczne, wyrzucając w górę przykrywę lub też powodując wybuch wskutek znacznego nagromadzenia się pary. Arystoteles i Seneka tłomaczyli sobie powstawanie trzęsienia ziemi przez działanie pary podziemnej, a Heron aleksandryjski wynalazł w Il-im wieku przed naszą erą przyrząd, obracany z pomocą pary. Zastosowania tej siły do różnych celów były liczne: w X-em stuleciu zbudowano organy z miechami, wprawianemi w ruch siłą pary, w XV-ym słynny malarz a zarazem i uczony Leonardo da Vinci skonstruował armatę, w której prężność pary zastępowała proch, w końcu w. XVII-go Dyonizy Papin wynalazł znany kociołek parowy z klapą bezpieczeństwa, a w r. 1707-ym zbudował parostatek, z którym pierwsze próby wypadły bardzo pomyślnie. Znacznych ulepszeń w konstrukcyi maszyn parowych dokonali Savery i Newkomen wspólnie z Cawlay’em, których maszyny posiadały takie zalety, że mogły już znaleźć zastosowanie w technice.

Wkrótce nowe ulepszenia pozwoliły na bardziej prawidłowe unormowanie ruchów w mechanizmie i na zaprowadzenie oszczędności w zużyciu węgla przy zwiększonej sprawności działania. W jednej z kopalń około Brystolu po dziś dzień wodę pompuje maszyna, sporządzona przez Newkomena w r. 1745. Dalsze doskonalenie maszyn parowych doznało niejakiej przerwy z tego powodu, iż wynalazcy wychodzili wciąż z założenia, że ulepszenie polegać ma wyłącznie na szczęśliwie skombinowanych mechanizmach, nie zaś na ścisłych badaniach zjawisk ciepła i własności pary. 

Dopiero Jakób Watt (1736†1819) wszedł na tor doświadczeń pomyślniejszych, przerastających w znacznym stopniu poprzednie próby techników, niedostatecznie przygotowanych. W wieku młodzieńczym poświęcał się on gorliwie studyom teoretycznym z zakresu matematyki, fizyki, mechaniki; zajmował się przytem wykonywaniem modeli maszyn i praktyczną stroną techniki, ocierając się bezpośrednio o pracę kowali, ślusarzy, cieśli. W ciągu roku wykwalifikował się w Londynie na majstra przyrządów precyzyjnych (matematycznych, fizycznych, astronomicznych). Wiedza teoretyczna w połączeniu z praktyczną znajomością rzeczy dopomogła Wattowi do zbudowania maszyny parowej, która stanowi epokę w rozwoju techniki. Zużycie opału w maszynach Watta wynosiło zaledwie trzecią część poprzednio spalanego węgla, dokładność zaś i szybkość działania przyczyniły się do przysporzenia wynalazcy wciąż nowych obstalunków.

Z kolei, powodzenie materyalne umożliwiło Wattowi doskonalenie dalszych wynalazków, których istotna wartość została dopiero później należycie ocenioną. Polegały one na wprowadzeniu regulatora i manometru do maszyn, na urządzeniu mechanizmów, służących do zamiany ruchu prostolinijnego tłoka na obrotowy ruch wału (t. zw. równoległobok Watta); prócz tego Watt opracował projekt maszyny parowej o ruchu wyłącznie obrotowym, wprowadził ulepszenia w budowie kotłów i palenisk, zużywających mniej opału, aniżeli poprzednie, zbudował pierwszy młot parowy, wynalazł powszechnie znaną prasę do kopiowania, maszynę do liczenia oraz do odtwarzania rzeźb (ejdograf).

Technicy angielscy i amerykańscy dążyli do zwiększenia ciśnienia pary oraz ilości obrotów w maszynie Watta; w r. 1799 Murray zastosował rozdział pary w cylindrze z pomocą suwaka, którego układ po dziś dzień nie uległ zmianie. W r. 1807 Maudslay przez umiejętne usunięcie w maszynach wahacza zmniejszył ich wagę i uprościł budowę, rysunek załączony wskazuje zastosowanie suwaka do poruszania tłoka T do góry i na dół. Para z kotła przechodzi z rurki x do pomieszczenia y, z którego wychodzą dwa kanały, a i b, przeprowadzające parę do górnej i dolnej części cylindra; jeden z kanałów bywa zawsze zamknięty w miarę poruszeń suwaka i na dół lub do góry. W danym wypadku górny kanał a jest zamknięty, para wchodzi do cylindra P z dołu, podnosząc tłok. Gdy tłok zostanie podniesiony, suwak zamknie dostęp do kanału b, para przechodzić będzie do cylindra z góry, opuszczając tłok; zmiany te mają miejsce bezustannie w ciągu działania maszyny. 

Zwrócić jeszcze należy uwagę na zastosowanie maszyn parowych Watta w marynarce i przędzalnictwie. 

Dzieje kultury świadczą, że od najdawniejszych czasów, jak tylko sięga historya, do podróży morskich używano okrętów żaglowych. Kartagińczycy, płynąc wzdłuż zachodnich brzegów Afryki, dosięgali prawie równika, a w wieku XI-ym Normandczycy zbliżyli się do brzegów Ameryki północnej i Nowej Anglii. 500 lat temu Vasco de Gama, płynąc z Portugalii do Indyi, objechał po raz pierwszy Przylądek Dobrej Nadziei, aw sto lat potem Kolumb przepłynął Ocean Atlantycki. Do podróży podobnych służyły okręty o budowie bardzo trwałej, które były używane w stosunkach handlowych między Chinami i Australią do połowy XIX stulecia; nie poczyniono w nich żadnych ulepszeń zasadniczych, któreby umożliwiły szybszą i bezpieczniejszą podróż. Dopiero z początkiem XIX-go stulecia zaczęto pracować nad udoskonaleniem maszyn parowych w zastosowaniu do żeglugi, aby uczynić ją niezależną od wiatru i pogody. Z pierwszemi wszakże usiłowaniami pod tym względem poszło nie tak łatwo, jak później z zastosowaniem maszyny Watta do komunikacyi lądowej. Gdy niebawem Fulton przystąpił do budowy statku „Clermont”, stanowiło to bez wątpienia ważny fakt w dziejach parowej komunikacyi wodnej; maszyny atoli okrętowe okazały się zbyt ciężkie, zajmowały wiele miejsca, zużywały dużo węgla; ztąd koszta przewozu zwiększały się znacznie i pierwsze okręty parowe nie mogły jeszcze wyrugować żaglowych. Około roku 1815 dość często zjawiały się na morzu małe parowce, które były wypuszczane już nie w widokach doświadczeń i próby, lecz w celach szybszej i niezależnej od kierunku wiatru komunikacyi. 

Zaprowadzenie maszyn parowych w przędzalnictwie miało bardzo doniosłe następstwa w ekonomicznem życiu ludów. Maszyny przędzalne Wyatta oraz czółenko Kay’a ujrzały światło dzienne w Anglii w pierwszej połowie wieku XVIII-go.

Ponieważ popyt na przędzę wciąż wzrastał, podaż zaś była stosunkowo niewielka, gdyż dziesięciu przędzalników ręcznych dostarczało wyrobu jednemu tkaczowi, przeto cała pomysłowość wynalazców skierowaną została na zbudowanie maszyny, któraby zastąpić mogła pracę ręczną, a szybkością oraz dokładnością przewyższała ją. Przędzalnia mechaniczna wywołała znów potrzebę tkalni mechanicznej, któraby zużytkowywała nagromadzone ilości przędzy; maszyny te wymagały znów silnych motorów. Pierwsze przędzalnie angielskie były poruszane przez koła wodne lub osły, zaś z chwilą wprowadzenia jako motoru maszyn parowych przemysł ten posuwać się zaczął z niezmierną szybkością. Do wprawiania w ruch maszyn przędzalnych nie trzeba było wyszukiwać miejscowości, bogatych w spadki wód, lecz można już było cały przemysł skoncentrować w najruchliwszych punktach handlowych, przez co zyskiwało się na czasie i kosztach produkcyi 

Dzięki rozwojowi w przemyśle przędzalnym powstał cały szereg ulepszeń i wynalazków w innych gałęziach. Przędzalnia wywołała potrzebę maszyny tkackiej, maszyn do drukowania materyi; postępy chemii technicznej dały ulepszone sposoby bielenia oraz farbowania.

Do budowy maszyn parowych potrzeba było znacznej ilości żelaza, a przez to wzmagały się coraz nowe zapotrzebowania w różnych gałęziach przemysłu. Jak gwałtownym był przewrót w przemyśle wskutek wprowadzenia maszyn parowych, świadczy okoliczność, że w ciągu 100 lat (t. j. od czasu wprowadzenia przędzalni i Wyatt’a 1730 r. do roku 1830) przywóz bawełny wzrósł w Anglii przeszło 170 razy. 

Tkalnia mechaniczna, wynaleziona przez tkacza dońskiego Jacquarda, została po wielu próbach zastosowaną w przemyśle w r. 1808. O ważności tego wynalazku świadczy choćby ta okoliczność, że w cztery lata później w samym Lionie było czynnych Warsztat Jacquarda. 18 tysięcy warsztatów żakardowskich. 

Z pomiędzy innych maszyn, które stały się wielce popularne Maszyny do mi, wymienić należy maszynę do szycia; początkowo (r. 1790) słuszycia. żyły one do wyszywania na kanwie, następnie wynaleziono maszynę do szycia różnych, materyałów i skór (1846 r.), a w krótkich bardzo odstępach czasu dokonano wielu ulepszeń, dzięki czemu maszyny do szycia, haftowania oraz innych robót ręcznych zyskały szerokie zastosowanie. 

Szybki rozwój nauk, sztuk pięknych, poezyi, dziennikarstwa, na początku ubiegłego wieku, wymagał ulepszeń w drukarstwie, gdyż środki dotychczasowe nie uwzględniały zwiększających się wymagań. Wynalezienie litografii oraz prasy pospiesznej umożliwiło szybszy wzrost literatury, a przeważnie dziennikarstwa. 

Aloizy Senefelder (ur. 1771 r. w Pradze, umarł w r. 1844), próbując zmniejszyć koszt druku, wprawiał się w pisanie liter w kierunku odwrotnym na gładkiej powierzchni drzewa, miedzi, cynku i innych metali; wkrótce wszakże przekonał się, że ciała te nie są zdatne do podobnego użytku. Po wielu usiłowaniach doszedł, że najlepiej nadają się do pisania delikatniejsze gatunki węglanu wapnia, pochodzące z Bawaryi, które później otrzymały nazwę kamienia litograficznego. Wykonane na tym kamieniu tłustą kredą lub tłustym tuszem wyrazy i rysunki, Senefelder pociągał farbą drukarską, złożoną z oleju, mydła i sadzy. Farba przylega wyłącznie do nakreślonych liter i linii, do czystych zaś miejsc kamienia nie przystaje. Takim sposobem została wynalezioną litografia, a późniejsze, drobne zresztą, ulepszenia, nadały temu wynalazkowi szerokie rozpowszechnienie. Brak środków nie pozwalał Senefelderowi na urządzenie własnej litografii, a kołatanie do osób zamożnych i wpływowych nie odniosło pożądanego skutku; dopiero pewien muzyk monachijski, Gleisner, widząc doniosłość wynalazku, pożyczył wynalazcy żądaną kwotę; Senefelder odlitografował najpierw 12 pieśni swego dobroczyńcy w 120 egzemplarzach, na czem miał zysku 70 guldenów, a od bawarskiej akademii otrzymał „dla zachęty” 12 guldenów. W r. 1809 powołano Senefeldera na inspektora drukarni map, a jednocześnie kierował on własną litografią; później wynalazł jeszcze sposób drukowania kolorowo sposobem litograficznym odbitek, zbliżonych wyglądem swym do obrazów olejnych.

Oleodruki te znalazły również w krótkim czasie zastosowanie w praktyce. 

Prawie jednocześnie dokonany został wynalazek, mający na celu szybkie drukowanie, przez Fryderyka Kӧniga (1774†1833). Pierwotne prasy ręczne, skutkiem zbyt wolnego działania, coraz mniej odpowiadały swemu celowi, szczególniej w dziennikarstwie. W r. 1810 była opatentowana pierwsza prasa, poruszana parą, a w rok później dokonano w niej nowe ulepszenia. Dotychczasowy płaski druk został rozmieszczony na walcu cylindrycznym, co wpłynęło w tak znacznym stopniu na szybkość i dokładność drukowania, że John Walter, ówczesny wydawca ”Timesa”, postanowił drukować na nowej maszynie swe poczytne pismo. Dnia 28-go listopada 1814 roku wyszedł po raz pierwszy numer „Timesa” z pod prasy Kӧniga.

Wśród różnorodnych ulepszeń technicznych, z jakiem i spotykamy się na początku zeszłego wieku, znaczny przewrót daje się zauważyć w sposobach oświetlania. W wiekach ubiegłych przy małym bardzo ruchu przemysłowym nie zjawiała się potrzeba w wynalezieniu silnych źródeł światła: dzienne światło wystarczało w zupełności, a w życiu codziennem używano do palenia oleju rzepakowego; w drugiej połowie XVIII-go wieku ulepszenie polegało jedynie na tern, że zaprowadzono przy lampkach reflektory, które skupiały prom ienie w jedno miejsce, silniej je oświetlając. Zaprowadzenie do lampek cylindrów szklanych było ważnem ulepszeniem, gdyż dostęp powietrza do płomienia stawał się bardziej prawidłowym, wskutek czego otrzymywało się równe światło. Chociaż lampki te (Arganda) były wynalezione już w końcu XVlII-go stulecia, zaczęto je stosować dopiero w pierwszej połowie XlX-go, a na większe rozpowszechnienie wpłynęło użycie do palenia nafty, przez co zmniejszały się w znacznym stopniu koszta oświetlenia.

Świece łojowe zastąpiono stearynowemi, a zamiast gładkiego knota zaczęto używać plecionego, dzięki czemu znikały stopniowo charakterystyczne szczypce, służące do „objaśniania^ świec łojowych; szczypce takie można jeszcze spotkać niekiedy po naszych, dworach wiejskich, jako zabytek z czasów dawniejszych. 

Wprowadzenie gazu posunęło sprawę oświetlenia znacznie naprzód. W kołach naukowych gaz był znany już w końcu XVIII-go stulecia, po raz pierwszy został użyty do oświetlenia fabryki w roku 1798, lecz szersze zastosowanie znalazł dopiero w r. 1810, gdy założono w Londynie towarzystwo gazowe, a w trzy lata później oświetlano już gazem ulice oraz publiczne gmachy londyńskie. 

Pomimo, że na początku zeszłego stulecia spraw aoświetlania weszła na nowe tory, gdyż był znany luk Volty (chociaż do celów praktycznych nie mógł być jeszcze stosowany), a lampy naftowe, gazowe, oraz świece stearynowe zaczęły wchodzić w użycie, wszakże wzniecenie ognia wymagało wiele zachodu, gdyż posiłkowano się jeszcze krzesiwem i hubką. 

W r. 1827 chemik Woker wynalazł zapałki, które były zbyt niewygodne w użyciu i nie mogły się rozpowszechnić: drewienka maczano w mieszaninie soli glauberskiej, siarki i smoły, a te przez tarcie zapalały się. W osiem lat później zaczęto już używać do wyrobu zapałek fosforu, przez co osiągnięto większą łatwość w użyciu, gdyż mieszanina różnych związków z fosforem zapala się szybko; począwszy od r. 1840 zapałki dzięki swej niskiej cenie weszły w powszechne użycie.