Snad žádný vynález nezměnil svět tak jako parní stroj. Z civilizace zemědělců udělal během několika desetiletí civilizaci strojů se vším, co k tomu patří. Na síle páry jsme závislí dodnes! I v současných nejmodernějších elektrárnách (uhelných stejně jako jaderných) pohánějí generátory zase jen parní turbíny…
Při pohledu do školních učebnic vypadá všechno jednoduše. Roku 1763 vynalezl anglický mechanik James Watt parní stroj, čímž vypukla průmyslová revoluce…
Ve skutečnosti to však bylo mnohem složitější. Parní stroj totiž nevynalezl jen jeden člověk, ale šlo o dlouhou řadu objevů, kdy každý vynálezce začínal tam, kde jeho předchůdce skončil. První skutečný motor v historii lidstva tak vznikal prakticky půldruhého tisíciletí a James Watt byl jen jedním z posledních, byť nepochybně velmi významným článkem této štafety.
Automat na otevírání dveří
Parní turbínu znal již starověk! Takové konstatování může sice vypadat jak titulek vystřižený z knih Ericha von Dänikena, rozhodně však nejde o žádnou nepodloženou hypotézu. Není totiž pochyb o tom, že první parní motor byl vynalezen už v antické době.
Jakýmsi Jamesem Wattem starověku se mohl stát alexandrijský Řek Heron, zvaný též Méchanikos, který žil pravděpodobně někdy v 1. století před počátkem našeho letopočtu. Ví se o něm velmi málo, prakticky jen to, že sepsal několik knih shrnujících matematické a technické znalosti své doby. Není tedy ani příliš jisté, zda všechny popsané vynálezy skutečně pocházejí z jeho hlavy. Existují totiž i náznaky, že silou páry se v antice zabývali i další, například Archimedes. Nicméně především díky Heronovi víme, jakých překvapivých výsledků antická technika dosáhla.
Z hlediska vynálezu parního stroje je významné především jeho dílo nazvané Pneumatika. V něm Heron mimo jiné popisuje nejrůznější hydropneumatické systémy, které dokáží vykonávat užitečnou práci samy, bez přispění člověka. Antický vynálezce (nebo ti, jejichž dílem se při psaní inspiroval) se dostali až na samý práh novověku tím, že usilovali o zkonstruování tepelných strojů.
Heron například líčí automat na otevírání chrámových dveří, využívající tepelné roztažnosti vzduchu. Oheň pod utěsněnou nádobou zahřeje vzduch, ten zvětší objem, pronikne do jiného uzavřeného prostoru a vytlačí odtud vodu do nádoby zavěšené na kladce. Takto zvětšená hmotnost nádoby, působící jako závaží, odvíjí provaz namotaný na ose dveří a ty se začnou pohybovat žádoucím směrem.
Míč boha větrů
Heron patrně poznal, že pro vytvoření strojů s dostatečnou účinností samotná tepelná roztažnost vzduchu nestačí. Správně si povšiml, že přeměna vody na páru dává podstatně lepší efekt. Protože znal (nebo vynalezl?) vodní turbinu, pracující na reaktivním principu (voda proudící z kola opatřeného tečnými tryskami jedním směrem jej roztáčela opačným směrem), nahradil vodu párou. Oheň zde zahříval vodu v kulovém kotli zavěšeném v ložiscích. Trysky po obvodu chrlily páru, takže kotel se reaktivní silou prudce roztočil. Tento (možná) první parní stroj v historii lidstva nazývali Řekové aeolipile – míč boha větrů Aeola.
Svou parní turbínou se Heron zřejmě intenzívně zabýval, protože jsou známy popisy jejích několika různých provedení. O tom, že stroj byl opravdu funkční, svědčí i mnohé moderní repliky. Méně známá je další Heronova hračka: proud páry nadzvedává balónek na rozšířeném konci trubice vedoucí z kotle.
Antická doba však nejspíš ekonomicky ani společensky nedozrála pro praktické uplatnění motorů, otrok byl stále ještě levnější a výkonnější než slabý strojek. Většinou byly podobné vynálezy chápány jen jako zábavné hříčky a později upadly v zapomnění.
Muselo uplynout půldruhého tisíce let, než přišli lidé, kteří navázali na přetrženou nit antické vědy a techniky. Nicméně snaha o zaměstnání páry nechyběla ani ve středověku. Kronikářský záznam z roku 1120 píše o hodinách a varhanách v katedrále francouzského města Remeš poháněných parou, které sestrojil tamní profesor Gerbert.
Parní dělo mistra Leonarda
Tepelnými stroji se zabýval i Leonardo da Vinci (1452 – 1519), všeobecně se však má za to, že zůstal pouze u využití stoupavého pohybu teplého vzduchu, kdy jakási turbínka umístěná nad rozpálenou pecí otáčela rožněm. Ve skutečnosti však některé jeho dochované rukopisy naznačují, že Leonardovy pokusy s párou šly mnohem dál. Jeho parní zařízení údajně dokázalo vrhnout kouli o hmotnosti „jednoho talentu na vzdálenost šesti stádií“ (talent= asi 36 kg, stadium = 185 m).
Princip spočíval ve vstřikování malého množství vody na rozžhavený povrch, přičemž náhle vzniklý velký objem páry vyrážel ven tryskou. Šlo tedy o jakési parní dělo, které jeho tvůrce nazval Architonnerre. Není ovšem bez zajímavosti, že za skutečného vynálezce označil Leonardo da Vinci Archimeda. Nenaznačuje to, že občas čerpal z dnes již ztracených antických spisů.
Že to však renesanční génius myslel s párou opravdu vážně, o tom svědčí i jiný jeho nákres v kodexu Leicester. Jde o válec zahřívaný ohněm, v němž se voda mění na páru. Píst pohybující se jejím tlakem ve válci, zdvihá převodem přes kladku závaží. Leonardo si tak zjevně chtěl změřit sílu páry a možná tak získat silný motor, tolik chybějící jeho dalším vynálezům.
Vše nasvědčuje tomu, že Leonardo da Vinci se začal k parnímu stroji ubírat po správné cestě. K cíli ale nedošel především kvůli své roztěkanosti a neschopnosti dotáhnout alespoň některé ze svých geniálních myšlenek do praktického konce. Stejně jako Heron ale i on také příliš předběhl svou dobu.
Objev atmosférického tlaku
Po Leonardovi experimentovali se silou páry i další vědci. Roku 1609 jeho krajan Giovanni Battista della Porta ve své knize „Spiritali“ popsal aparát, ve kterém tlak páry přímo vytlačoval vodu do výšky. Šlo o hermeticky uzavřenou kovovou nádobu s vodou, pod jejíž hladinu ústila trubice vedoucí nad kouli. Když se pod nádobou rozdělal oheň, uvnitř se zvýšil tlak a hnal vodu do trubice. Na počest svého antického předchůdce jej nazval Heronovou fontánou (šlo v podstatě o obměnu Heronova pokusu s míčkem nadzvedávaným parou). Podobné zařízení postavil roku 1611 i královský architekt a inženýr na dvoře Ludvíka XIII., Salomon de Caus.
V 17. století pokusů s parou rychle přibývalo, ale ke skutečnému parnímu stroji však bylo třeba ještě učinit i jiné objevy. Roku 1654 magdeburský purkmistr Otto Guericke odčerpal vzduch z prostoru mezi dvěma kovovými utěsněnými polokoulemi a zjistil, že podtlak uvnitř drží obě tělesa velkou silou u sebe. O pár let později objevil Ital Torricelli atmosférický tlak.
Pozornost konstruktérů „silostrojů“ se tak postupně začala přesouvat od turbín k pístům a k využití rozdílů tlaku. Ještě předtím ale došlo k pokusu, který byl později prakticky úplně zapomenut, ke vzniku reaktivního parního automobilu.
Vzdělaný Jezuita
Sen o vozu, který by k pohybu po cestách nepotřeboval sílu lidí ani zvířat, je nejspíš stejně starý jako vynález kola. První zmínka o takovém stroji pochází už ze 17. století a týká se jezuity Ferdinanda Verbiesta.
Příslušníci řádu Tovaryšstva Ježíšova u nás nemají právě nejlepší pověst, ve skutečnosti však zdaleka ne každý z nich měl zálibu v pálení knih jako proslulý Antonín Koniáš. Právě naopak, jezuitský řád se proslavil množstvím vynikajících učenců.
Ferdinand Verbiest se narodil 9. října 1623 v belgickém městě Pittem, které se ovšem tehdy jmenovalo Pitthem a patřilo španělskému Holandsku. Pod přísně katolickou vládou nemohla cesta ke kvalitnímu vzdělání vést jinudy než přes kněžské školy, a tak 2. září 1641 vstoupil mladý muž do jezuitského řádu. Záhy na to odcestoval do Španělska, kde vystudoval teologii.
Roku 1658 se Verbiest přidal k misijní výpravě vedené otcem Martinem Martinim a směřující do Číny. Jezuité si byli dobře vědomi toho, že ovlivnění říše, jejíž kultura je starší než evropská, vyžaduje jiné postupy než v barbarských krajích Afriky či Jižní Ameriky. Úkolem Verbiesta ve skupině bylo přesvědčit vzdělané Číňany o převaze evropského vědění, zejména matematiky a astronomie. Jezuité si pro tento obtížný úkol nevybrali Verbiesta náhodou, právě v těchto oborech totiž vynikal už během studií.
Kdo je šikovnější?
Verbiest dorazil do Macaa v roce 1659 a začal misijní činnost v oblasti Shen-si. O několik let později byl povolán do Pekingu, aby pomohl páteru Schallovi v jeho působení v císařské astronomické kanceláři. Krátce nato však v Číně vypuklo jedno z mnoha období nepřátelství vůči cizincům a misionáři se ocitli ve značných problémech.
Konečně v roce 1668 mladý císař Kchang-si (vládl v letech 1661 až 1722) rozhodl, aby evropští vzdělanci dostali příležitost ukázat své schopnosti. Uložil tedy, aby jeden čínský a jeden evropský astronom předvedli své schopnosti. Rozhodnout mělo samo nebe! Tak se také stalo. Verbiest na minutu přesně předpověděl zatmění Měsíce, zatímco jeho čínský kolega Yang se kvůli nedokonalosti tamního kalendáře zmýlil.
Matematický výkon talentovaného jezuity vedl nejen k návratu vězněných či vyhnaných misionářů, ale také k toleranci vůči křesťanům po značnou část vlády císaře Kchang-si. Teprve roku 1709 vladař mnichy opět vyhnal, protože už měl dost jejich vzájemných sporů.
Parní automobil v 17. století?
Verbiest se po svém výkonu ocitl na výsluní císařovi přízně a získal tím skvělé podmínky pro svou vědeckou práci. Vedle astronomie a matematiky se zabýval také technikou. Pro císařský arsenál například zkonstruoval nová moderní děla, jimiž nahradil zastaralá, stavěl ale také hrací hodiny, teploměry a barometry a mimo jiné i mechanické hračky pro císařovy děti. Patrně právě díky tomu nechybí jeho jméno v žádné jen trochu serióznější publikaci o historii automobilismu. Ferdinand Verbiest je nejspíš prvním člověkem, který sestrojil historicky doložený fungující parní vůz.
Pouze stručné zmínky o Verbiestově automobilu ovšem dávají široké pole pro fantazii. Většina autorů se shoduje na tom, že nešlo o skutečný vůz, ale o pouhý model či hračku, nepochybují však, že skutečně jezdil. Mají také za to, že pohon netvořil skutečný parní stroj, ten byl vynalezen mnohem později, ale spíše o cosi na způsob Heronovy parní turbíny.
Místem zrození je Peking
Moderní pokusy o rekonstrukci Verbiestova automobilu jsou navzájem velmi odlišné, přesto však mají společné základní prvky. Většinou jde o trojkolku nesoucí topeniště s mohutným parním kotlem. Pára z něj je vedena do jediné trysky na oběžné kolo jakési primitivní turbíny. Ta pak přes jednoduché převody pohání dvojici zadních kol, zatímco jedno přední kolo patrně sloužilo k řízení.
Značně se také liší údaje týkající se data vzniku vozíku, většina autorů udává rok 1676. Dnes se dá již těžko zjistit, co si Verbiest o svém výtvoru myslel, sotva však předpokládal, že pára změní celou společnost, motorové samohyby ovládnou svět a turbínový pohon dovolí letadlům překročit rychlost zvuku. Jisté je jen to, že automobil má za otce jezuitu a místem zrození je Peking.
Verbiest se už do Evropy nevrátil, zemřel v hlavním městě Číny 28. ledna 1688 a byl zde pohřben s nejvyššími poctami. Pokusů o využití parního reaktivního pohonu bylo potom ještě několik. Patrně nejznámější z nich je Newtonův vůz, který byl poháněn přímo reaktivní silou trysky, bez prostřednictví turbíny.
Čeho se bojí francouzský císař?
V 80. letech 17. století experimentoval všestranný holandský učenec Christian Huygens s použitím střelného prachu v pístovém stroji, určeném pro čerpání vody. Vynalezl tedy první výbušný motor – v nejvlastnějším smyslu toho slova. K této práci přizval také tehdy mladého francouzského mechanika Denise Papina.
Denis Papin se narodil 22. srpna 1647 v Blois na Loiře. Vystudoval medicínu na univerzitě v Angers, po získání diplomu roku 1669 se však věnoval víc fyzice a mechanice. Rozhodující pro jeho kariéru vynálezce bylo patrně zaměstnání asistenta ředitele Královské akademie věd, kterým nebyl nikdo jiný než právě věhlasný Huygens.
Huygensův a Papinův stroj měl hnát vodu do fontán v královských zahradách Ludvíka XIX ve Versailles. Zadavatelům se však nezdálo, že by se v blízkosti panovníka mělo vyskytovat takové množství neustále explodujícího střelného prachu. První výbušný motor tak zůstal jen na papíře.
Ani na papiňáku nezbohatl
Huyghens projekt opustil a věnoval se jiným problémům (pouhý seznam objevů a teoretických prací tohoto génia by vydal na dlouhou řadu stránek), ale Papin myšlenku motoru rozvíjel dál. Zanechal nebezpečných pokusů se střelným prachem a místo něj začal používat páru.
Píst zůstal zachován: při zahřívání jej vznikající pára zdvihala, při ochlazování kondenzovala zpět ve vodu, zmenšovala objem a píst klesal. V roce 1689 prodal Papin zařízení hessenskému kurfiřtovi pro čerpání vody. Skutečně fungovalo, i když se vyskytly problémy. Ty však údajně nebyly zaviněny vlastním strojem, ale přívodem vody. Už o rok později popsal Papin princip nízkotlakého parního stroje a později znovu postavil i několik parních čerpadel. Patrně se zabýval i myšlenkou parního pohonu lodi.
Narozdíl od Herona působil Papin v době, která parnímu stroji přála. I když na vynálezu nijak nezbohatl, přinejmenším nebyl tak docela zapomenut. Jakýmsi vedlejším produktem jeho úsilí o parní stroj byl totiž hrnec s pojistným ventilem, který roku 1679 vynalezl – už za svého pobytu v Londýně, kam musel odejít z náboženských důvodů. Díky tomu zná jeho jméno (byť v podobě „papiňáku“) snad každá hospodyňka. Takové „slávy“ se nedočkal ani sám Watt. Ve skutečnosti ale Papin zemřel roku 1812 chudý a prakticky neznámý.
Letadlo na páru
V téže době usilovala o stavbu parního stroje už řada dalších vynálezců, mezi nimiž nacházíme jak prakticky neznámá jména, tak i významné osobnosti tehdejší vědy. Například výstřední biskup John Wilkins z Chesteru dokonce roku 1648 navrhoval použít páru pro pohon letadla s mávavými křídly.
K nejvýznamnějším z nich však patří Edward Somerset, druhý markýz z Worcesteru, který roku 1663 publikoval popisy řady svých vynálezů. Mezi nimi nechybí ani parní fontány, čerpadla a jednoduchý parní stroj. Worcester však nezaložil však žádnou komerční společnost pro využití svých nápadů, a tak se dočkal osudu mnoha jiných vynálezců, zemřel chudý a zapomenutý.
Hlavně se musí prodávat
Počínající kapitalismus na přelomu 17. a 18. století vynálezcům parního stroje přál. Pracovní síla byla sice ve srovnání s dneškem nepředstavitelně levná, na některé úkoly však ani sebevýkonnější dělník nestačil. Zájem o nový zdroj energie měli zejména majitelé dolů, kteří museli řešit problém s odčerpáváním vody ze šachet, pronikajících do stále větších hloubek.
Podobné pokusy jako Papin prováděl ve stejné době i anglický vojenský inženýr Thomas Savery (1650 – 1715). Ten jako první uvažoval o použití parních zařízení v průmyslu. Jeho stroje měly čerpat právě vodu z dolů. V červenci 1698 si proto nechal patentovat jednoduchý parní stroj. Stejně jako Papinovy výrobky, i tento stroj měl při praktickém využití řadu problémů, způsobených nezkušeností vynálezce, pohybujícího se na zcela novém území. Savery však udělal krok, který byl pro rozjezd průmyslové revoluce neobyčejně významný, spojil se s kovářem Thomasem Newcomenem, aby spolu parní stroje nejen zdokonalili, ale především ho prodávali.
Parní stroj do dolů
Newcomen se narodil někdy v únoru 1664 (pokřtěn byl 24. února) v devonském Darmouthu, v krajině, kde byla v provozu řada dolů. Ty se většinou neobešly bez neustálého odčerpávání vody, což při stále větších hloubkách těžby už ne vždy zvládaly pumpy poháněné zvířaty.
Savery spolu s Newcomenem vymysleli jednoduchý stroj („ohnivý stroj“, jak tomu říkal Savery) v němž pára zahřívaná ohněm nejdříve píst zdvihla. Obsluha pak válec ochladila studenou vodou, pára zkondenzovala, píst klesl – a tak pořád dokola. Lidskou obsluhu později nahradil ventil, který se automaticky otevřel, když píst dosáhl určité polohy.
Nakonec roku 1705 oddělil Newcomen kotel od válce s pístem a vytvořil tak první prakticky použitelný motor, tzv. atmosférický parní stroj. Na něj bylo napojeno vahadlo, které vykonávalo užitečnou práci, obvykle ve spojení s důlním čerpadlem. K prvnímu veřejnému předvedení stroje pro komerční účely došlo roku 1711.
Uvádí se, že Newcomenův parní stroj dosáhl dvanácti cyklů za minutu, při kterých odčerpal 540 litrů vody a nahradil tak desítky důlních koní. I přes nízkou účinnost přeměny tepelné energie na užitečnou práci (přibližně jedno procento) a náročnou obsluhu se atmosférické parní stroje v dolech používaly poměrně dlouho. Sám Newcomen do své smrti (5. srpna 1929) vyrobil a instaloval stovky takových svých čerpadel, převážně v uhelných dolech. Někdy bývá označován za skutečného otce průmyslové revoluce, jehož dílo James Watt a další jen rozvinuli.
Pionýr průmyslového věku
James Watt se narodil 19. ledna 1736 ve skotském Greenocku. V Glasgowě se vyučil jemným mechanikem, brzy ho však zaujalo zařízení, které mělo do kapesních hodinek velmi daleko, parní motor. Od roku 1763 se proto věnoval zdokonalování Newcomenova atmosférického stroje a po šesti letech přišel s prvním významným zlepšovákem. Pára už se neochlazovala přímo ve válci, ale odváděla se do zvláštního kondenzačního zařízení.
Další Wattovy vynálezy pak přicházely rychle za sebou. Brzy přidal k parnímu stroji klikový mechanismus a setrvačník, takže byl schopný vykonávat i otáčivý pohyb (1781). Roku 1782 úplně zavrhl kondenzační fázi při pohybu pístu a vymyslel prvek, který přiváděl páru střídavě na jednu a na druhou stranu válce. Už zde tedy nepracoval pouze atmosférický tlak, ale tlak páry, čímž se otevřela cesta k mnohem vyšším výkonům i lepší účinnosti. O dva roky později pak spatřil světlo světa Wattův odstředivý regulátor, automat, který udržoval předem nastavené otáčky stroje.
Vedle těchto zásadních vynálezů provedl Watt celou řadu dalších drobnějších úprav. Izoloval válec, aby nedocházelo k tepelným ztrátám, ohříval jej odpadovým teplem z topeniště, vymyslel nové uspořádání kotle atd. Hledal však pro svůj stroj i nové uplatnění. Patentoval například parní buchar. Kromě toho byl i zdatným chemikem. Mezi jeho nikoliv nevýznamné objevy patří konstatování, že voda není prvek, ale sloučenina.
I na páře se dá zbohatnout
James Watt rozhodně nepatřil mezi ty vynálezce, kteří nedokáží svůj talent prakticky uplatnit a nakonec zemřou v bídě a zapomnění. Už roku 1775 založil, společně s podnikatelem Matthewem Boultonem, poblíž Birminghamu továrnu na výrobu parních strojů. Aby drahé a neobvyklé zařízení zpřístupnili co nejširšímu okruhu podnikatelů, nabízeli už tehdy své stroje do jakéhosi leasingu.
Podle některých zdrojů byl Watt odpůrcem využití svých strojů v dopravě, tomu zas ale neodpovídá skutečnost, že mezi jeho patenty je například třístupňová převodovka.
Továrna pod značkou Boulton and Watt postupně uváděla na trh stále nové a dokonalejší motory a myšlenka nahrazení síly svalů parou začala být všeobecně přijímána – nejdříve v Anglii, ale brzy i na evropském kontinentě.
James Watt zemřel 19. srpna 1819 v Hethfieldu u Birminghamu jako velmi vážený občan. Dodnes je zaslouženě považován za jednoho z nejvýznamnějších průkopníků průmyslového věku.
První automobilová havárie
Parní stroj Jamese Watta sice už zaznamenal určitý úspěch, přesto však na něm zbylo ještě hodně k vylepšování. Při nízkém výkonu měl značnou hmotnost, takže se hodil jen pro stacionární využití. Angličan Richard Trevithick však myslel dál: „což takhle nahradit koně na cestách?“. Vedle Watta se tak stal nejvýznamnější postavou vývoje parního stroje. Při snaze udělat z něj zdroj síly pro dopravní prostředky jej vylepšil do všestranně použitelné podoby.
Snahy využít parní stroj pro dopravu nechyběly ani dřív, nedočkaly se však úspěchu. Už v 60. letech 18. století objednala francouzská armáda od vynálezce Josepha Cugnota (1725 – 1804) parovůz, který by tahal těžká děla na bojiště. První model dosáhl se čtyřmi lidmi rychlosti 4 km/hod, po několika minutách jízdy mu však došel dech. Větší vůz už jel 10 km/h, prakticky se však téměř nedal řídit a nakonec narazil do zdi. Šlo pravděpodobně o vůbec první automobilovou havárii v historii motorové dopravy. Armáda ztratila zájem.
Šikovný záškolák
Richard Trevithick se narodil 13. dubna 1771 v cornwallské vesnici Illogan jako nejmladší z šesti dětí. Není bez zajímavosti, že podle učitelů základní školy se vyznačoval především leností, pomalostí a záškoláctvím. Přitom ale měl řadu příležitostí pozorovat činnost Newcomenových atmosférických parních strojů v cornwallských dolech na měď. A kovová syčící monstra stále zahalená v oblacích páry a dýmu mu učarovala.
V 19 letech začal pracovat v jednom z dolů a roku 1797 se oženil s dcerou spolumajitele podniku na výrobu stacionárních parních strojů pro pohon důlních čerpadel. V té době začal s prvními pokusy o jejich vylepšování. Tehdy se také patrně začal zabývat myšlenkou jejich využití pro pohon vozů.
Bafající ďábel
V té době však měly Wattovy stroje nedostatečný výkon a příliš velkou hmotnost, než aby šly zabudovat do jakéhokoliv mobilního prostředku. Trevithick se proto rozhodl jít cestou zvyšování tlaku ve válci. Nenechal odradit několika dramatickými explozemi ani skeptiky poukazujícími na nebezpečnost vysokotlaké koncepce a roku 1799 (podle jiných údajů o rok později) představil první vysokotlaký parní stroj, zatím ještě stacionární a roku 1802 na něj získal patent.
Už o rok dřív ale postavil první silniční vůz nazvaný Puffing Devil (Bafající ďábel), který vykonal několik úspěšných jízd s pasažéry.
Vynálezce nezlomil ani výbuch jeho čerpadla roku 1803 v Greenwich, při němž zahynuli čtyři dělníci a po kterém hlasy jeho oponentů opět zesílily. Roku 1803 Puffing Devil nahradil parním kočárem, zvaným London Steam Carriage, s nímž se dokonce snažil provozoval jakousi víceméně pravidelnou osobní dopravu, pohybující se rychlostí až 15 km/h. Špatný stav cest a ulic však nedovoloval využít sílu stroje, navíc byl vůz nepohodlný a jízdenka dražší než v koňmi tažených dostavnících. Trevithick se tedy poté zaměřil spíše na lokomotivy.
Zemřel 22 dubna 1833 a tak trochu neprávem zůstal ve stínu slávy Jamese Watta, přestože teprve on vlastně přispěl k opravdu masovému rozšíření parního stroje.
V zajetí ozubených kol
Čechy do historie vzniku parního stroje nijak nezasáhly, protože na počátku 19. století byly provincií hned dvojnásobnou, okrajovou částí monarchie, která i jako celek zaostávala za světem. A právě v takových podmínkách se snažil přicházet s nejmodernějšími vynálezy Josef Božek.
Narodil se 28. února 1782 v moravské obci Bírov. Pro budoucí „kariéru“ vynálezce mechanických strojů si nemohl zvolit lepší místo a rodinu. Čáp jej totiž přinesl přímo do rodiny mlynáře, a tak mohl celé dětství prožít uprostřed klapajících převodů, ozubených kol a pák. To na něm zanechalo trvalé následky.
Zálibu ve strojích všeho druhu projevoval jak během základní školní docházky, tak i později na gymnáziu v Těšíně. Tam si jeho talentu povšiml tamní prefekt Leopold Jan Šeršík a, jak bylo tehdy obvyklé, začal nepříliš majetného, ale perspektivního studenta všemožně podporovat. Na jeho radu také Božek po ukončení studií v roce 1804 odešel do Prahy a roku 1805 získal místo mechanika v tehdy se rodícím pražském Polytechnickém ústavu.
První pokusy v Čechách
Z té doby pochází řada jeho konstrukcí, od nejrůznějších hodin, až po na svou dobu velmi dokonalé protézy horních končetin. Brzy také dostal možnost se seznámit se svým prvním parním strojem, když ředitel ústavu František Gerstner přivezl malý model z Anglie.
Na základě svých anglických poznatků chtěl Gerstner postavit velký výkonný stroj, na jehož konstrukci se v letech 1806 až 1808 podílel také Božek. Přestože šlo o poměrně pokročilou konstrukci, dlouhá a namáhavá práce skončila neúspěchem, nejspíš proto, že tehdejší čeští výrobci nebyli schopní dodat jednotlivé díly v požadované přesnosti a kvalitě.
Z Gerstnera se pak, z hlediska možností praktického využití páry u nás, stal skeptik. Zato Božek se nadchnul. Vytýčil si úkol, který vysoko přesahoval možnosti jeho doby a v podstatě se neuskutečnil dodnes, postavit fungující a v praxi použitelný parní automobil.
Ukradená pokladna
V září roku 1815 se skutečně dostavil první úspěch. Božek svůj stroj předvedl před veřejností v pražské Stromovce. Svezl dokonce i několik přihlížejících včetně hraběte Kaunitze a jeho manželky. O konstrukci Božkova parovozu se ale bohužel nedochovaly žádné přesnější informace. Dokonce i datum první veřejné jízdy se v různých pramenech liší. Nejčastěji je uváděno 24. září 1815, podle některých autorů to však bylo již 17., nebo 23. září. Jisté je jen to, že předvádění bylo velmi úspěšné, a tak jej Božek 28. září se stejným výsledkem zopakoval.
Získané prostředky pomohly vynálezci realizovat další sen, parou poháněnou loď. Předvádění se uskutečnilo 1. června 1817, opět ve Stromovce. Zpočátku to vypadalo na úspěch. Po technické stránce nebylo lodi opravdu zřejmě příliš co vytknout, vše ale zhatila náhlá průtrž mračen a především lidská nenechavost. Při bouřce došlo ke zmatku, který někdo využil ke zcizení pokladny se vstupným.
Zahořklý Božek své výtvory údajně v návalu vzteku zničil a k parním samohybům se už nikdy nevrátil. Až do své smrti 21. října 1835 zůstal věrný hodinám, čerpadlům a podobným jednodušším konstrukcím, které v tehdejších hospodářských podmínkách monarchie nacházely lepší odezvu.
Kde jsou meze páry?
Parní stroj se dál vyvíjel k vyšším výkonům i účinnosti. V podobě stacionárních strojů v továrnách změnil výrobu, v parnících a lokomotivách dramaticky zkrátil vzdálenosti. Největší slávy dosáhl v 19. století, ve 20. století však narazil na meze svých možností. Z většiny odvětví jej postupně vytlačily spalovací motory a elektřina, jinde jej nahradily parní turbíny. Tento vynález je spojen především se jménem Sira Charlese Algernona Parsonse (1854-1931).
Parsons se narodil jako nejmladší z šesti synů britského hraběte z Rosse, prezidenta proslulé Royal Society a astronoma. Charles tak dostal možnost získat dokonalé vzdělání (mj. na Cambridge) a začal podnikat ve strojírenství. Roku 1889 založil firmu C A Parsons and Co. pro vývoj parní turbiny a roku 1894 další společnost pro vývoj a výrobu turbin pohánějících lodě. Dospěl totiž k názoru, že jejich účinnost a nižší hmotnost při větším výkonu je přímo předurčují jak pro výrobu elektřiny, tak pro využití na moři. Potíž byla v tom, že jejich výroba kladla na přesnost mnohem větší nároky, než výroba parního stroje, což tehdejší inženýry odrazovalo.
Vytrvalý vynálezce
Parsons se ale nenechal odradit. Jeho první prototyp turbiny z roku 1885 měl sice výkon jen 4 kW, už v roce 1892 se mu ale podařilo dosáhnout úctyhodných 100 kW. To už byl výkon dostatečný k pohonu malé lodi, a tak se Parsons rozhodl přednosti své konstrukce názorně demonstrovat.
Roku 1894 získal patent č. 394 „Pohon lodí praní turbinou, která otáčí šroubem nebo kolesy přímo či prostřednictvím převodů“ a po úspěšných experimentech s modely se dal do stavby malého parníku Turbinia. Přibližně třicetimetrová loď po několika vylepšeních dosáhla tehdy neuvěřitelné rychlosti 34,5 uzle (přibližně 62 km/h), což bylo o 4 uzle víc, než dokázaly vyvinout nejrychlejší válečné lodě té doby.
To už se nedalo přehlédnout!
Přesto k Parsonsovým turbinám přetrvávala nedůvěra. Konstruktér se proto rozhodl na svůj vynález upozornit nepřehlédnutelným způsobem. Při velké námořní přehlídce na počest královny Viktorie roku 1897 jeho Turbinia kličkovala mezi nejmodernějšími bitevníky, aniž by kterýkoliv z nich byl schopen ji dostihnout. Na přehlídce byla celá řada členů královských rodin a pruský princ Jindřich poslal Parsonsovi blahopřání ke skvělému úspěchu. Konstruktéra už tedy nešlo ignorovat, a tak se pro parní turbiny otevřela cesta jak do lodních podpalubí, tak i do elektráren, kde ostatně pracují dodnes.
Vývoj se tedy nakonec dlouhou oklikou a na nové úrovni vrátil tam, kde to všechno začalo, k bezmála dva tisíce let staré Heronově myšlence…
Stručná historie parního stroje
1. stol. n. l. – Heronův reaktivní parní strojek aeolipile
1609 – Parní vodotrysk Giovanniho Battisty della Porta
1642 – Torricelli dokazuje existenci atmosférického tlaku a možnost vzniku vakua
1654 – Pokus s „magdeburskou kolí“ Otto Guerickeho
1676 – Parní vozík jezuity Verbiesta
1698 – Thomas Savery patentuje první jednoduchý parní stroj
1712 – Thomas Newcomen patentuje svůj atmosférický parní stroj
1712 – Newcomen společně s Johnem Calleyem čerpají vodu z dolu
1793 – James Watt se seznamuje s problémy Newcomenova stroje
1769 – Watt patentuje své nejdůležitější vylepšení Newcomenova stroje: oddělení chladícího kondenzoru od horkého válce
1776 – Watt a Boulton poprvé komerčně využívají svůj parní stroj
1802 – Trevitjhick patentuje vysokotlaký parní stroj
1884 – Parsons patentuje parní turbinu pro pohon elektrického generátoru
1897 – Parsonsova Turbinia triumfuje na námořní přehlídce
