Rewolucja przemysłowa: 10 wynalazków, które zmieniły życie

Woda mogła zatrzymać kopalnię, zanim skończyły się minerały. Maszyna atmosferyczna Thomasa Newcomena odpowiedziała na ten problem w 1712 roku. Para trafiała do cylindra, a następnie skraplała się po dodaniu zimnej wody. Spadek ciśnienia pozwalał atmosferze naciskać na tłok i przesuwać go w dół. Wahliwa belka przekazywała ruch pompie. Urządzenie należało do szerszej przemiany rozpoczętej w XVIII wieku w Wielkiej Brytanii, kolebce rewolucji przemysłowej. Nie woziło pasażerów ani nie ciągnęło wagonów. Jego pierwszym praktycznym zadaniem było odwadnianie, dzięki któremu górnicy mogli pracować głębiej pod ziemią.

Ciągłe ogrzewanie i chłodzenie tego samego cylindra marnowało paliwo. James Watt ograniczył tę stratę osobnym skraplaczem, opatentowanym w 1769 roku. Para mogła zamieniać się w wodę w innym naczyniu, podczas gdy cylinder roboczy pozostawał gorący. Zmiana zwiększyła sprawność napędu parowego. Watt nie wynalazł pierwszej maszyny parowej. Urządzenia Newcomena już od dziesięcioleci wypompowywały wodę z kopalń. Jego wkład stanowił ważne udoskonalenie istniejącej technologii. Współpraca z Matthew Boultonem i dalszy rozwój silników pomogły rozszerzyć wykorzystanie pary na młyny oraz warsztaty potrzebujące niezawodnej siły mechanicznej do codziennej pracy.

Kołowrotek zwykle pracował nad jedną nicią. Przędzarka spinning jenny Jamesa Hargreavesa pozwalała obracać wiele wrzecion razem. Rysunki patentowe pochodzą z 1770 roku, po rozwoju maszyny w poprzedniej dekadzie. Wczesne urządzenie nadal napędzał człowiek. Jedna ręka obracała koło, a druga kontrolowała wyciąganie włókien. Część pracy stała się mechaniczna bez silnika parowego i bez rzeki obok warsztatu. To ważne rozróżnienie. Mechanizacja przemysłu nie zawsze zaczynała się od ogromnej fabryki. Drewniana rama mogła zmienić ilość przędzy wytwarzanej przez jednego pracownika, choć nadal wymagała jego bezpośredniego ruchu.

Richard Arkwright opatentował przędzarkę water frame w 1769 roku. Wałki wyciągały włókna bawełny, zanim maszyna skręcała je w przędzę. Napęd wodny pasował do zakładów, w których liczne wrzeciona mogły pracować jednocześnie. Przędzarka stała się częścią systemu fabrycznego, a nie wyłącznie narzędziem pojedynczej osoby pracującej w domu. Sukces Arkwrighta wymagał także organizacji i inwestycji. Jego roszczenia do autorstwa budziły spory. Zmiana dotknęła wykwalifikowanych pracowników, których pracę producenci chcieli zastępować maszynami. Dlatego historia tego urządzenia dotyczy zarówno przełomu mechanicznego, jak i zatrudnienia, własności oraz kontroli nad produkcją.

Samuel Crompton opracował przędzarkę mule w 1779 roku. Wałki wyciągały włókna, a ruchomy wózek przenosił wrzeciona tam i z powrotem. Konstrukcja łączyła cechy water frame i spinning jenny, co tłumaczy nazwę mule, czyli muł. Wytwarzała cienką i mocną przędzę odpowiednią dla delikatniejszych tkanin. Znaczenie maszyny nie usunęło potrzeby zatrudniania wykwalifikowanych robotników. Musieli obserwować nici i szybko usuwać usterki. Muzealne egzemplarze również wymagają starannego datowania. Późniejsza przędzarka lub replika pokazuje rozwój konstrukcji, ale nie musi być pierwszą maszyną, którą Crompton zbudował we własnym warsztacie.

Przędzenie wytwarza przędzę. Tkanie krzyżuje nici, tworząc tkaninę. Edmund Cartwright pracował nad drugim zadaniem i opatentował wczesne mechaniczne krosno w 1785 roku. Pierwsza wersja była prymitywna i zawodna. Późniejsze poprawki miały więc znaczenie równie duże jak początkowy pomysł. Krosno musiało koordynować ruchy wykonywane wcześniej ręcznie przez wprawnego tkacza. Zakład Cartwrighta w Doncaster zaczął później wykorzystywać parę, lecz jego przedsiębiorstwo upadło. Inni konstruktorzy ulepszali maszyny i pomagali je rozpowszechniać. Jeden patent nie zastąpił z dnia na dzień wszystkich ręcznych krosien ani nie rozwiązał każdej trudności produkcji tkanin.

W Coalbrookdale w 1709 roku Abraham Darby I użył koksu zamiast węgla drzewnego do wytopu żelaza. Koks powstaje z węgla kamiennego przez usunięcie substancji lotnych. Zmiana silniej związała produkcję żelaza z paliwem mineralnym, a nie drewnem przerabianym na węgiel drzewny. Pomogła rozwinąć znacznie większy przemysł żelazny. Później dostarczał on cylindrów silników, kół i szyn. Darby nie wynalazł żelaza. Słynny Iron Bridge zbudował później jego wnuk, Abraham Darby III. Rozróżnienie tych pokoleń pokazuje, jak nowy proces stopniowo stał się podstawą całego przemysłu w regionie.

21 lutego 1804 roku lokomotywa Richarda Trevithicka pociągnęła ładunek z huty Penydarren w południowej Walii. Była to udokumentowana podróż pojazdu napędzanego parą po torach, wiele lat przed Rocket. Trevithick przystosował technologię pary pod wysokim ciśnieniem do maszyny poruszającej się po szynach. Próba pokazała, że silnik może ciągnąć wagony bez koni. Udany przejazd nie oznaczał jednak gotowego systemu kolejowego. Lokomotywa była zbyt ciężka dla szyn i później pracowała jako nieruchomy silnik. Tor, koła, masa i niezawodność musiały współdziałać, zanim kolej parowa mogła stać się codziennym transportem.

Rocket wygrał próby w Rainhill w 1829 roku, konkurs dla kolei Liverpool-Manchester. Zbudowała go firma Robert Stephenson and Company w Newcastle, a rozwój konstrukcji wiąże się z Robertem i George'em Stephensonami. Nie był pierwszą lokomotywą parową. Znaczenie przyniosło mu udane połączenie rozwiązań, w tym kotła z licznymi rurami zwiększającymi powierzchnię ogrzewania wody. Konkurs sprawdzał rzeczywiste działanie, nie tylko rysunek na papierze. Rocket pokazał, że lokomotywy mogą odpowiadać potrzebom rozwijającej się kolei, dla której dłuższa, niezawodna praca była ważniejsza niż jeden widowiskowy przejazd przed publicznością.

William Fothergill Cooke i Charles Wheatstone zaprezentowali praktyczny telegraf elektryczny w 1837 roku. Jedna konstrukcja miała pięć wskazówek na tablicy. Prąd poruszał parami wskazówek tak, aby pokazywały litery. Wiadomość mogła podróżować przewodami, zamiast czekać na człowieka, konia lub pociąg. Wczesne układy potrzebowały kilku przewodów, co zwiększało koszt instalacji. Późniejsze projekty ograniczały ten problem. Nie był to alfabet Morse'a ukryty w innej obudowie. Pięciowskazówkowy przyrząd miał własny sposób pokazywania liter, a szersza historia telegrafii obejmuje wielu wynalazców i odmienne systemy przesyłania wiadomości na duże odległości.