1838-ban megsemmisített Galvani: Az első elektromos jármű tragikus története
Az oldal megosztása
A világ első elektromos mozdonya egy skót kémikus kezéből került ki: Robert Davidson 1837-ben működésbe lépő elektromágneses motorját néhány év alatt teljes méretű géppé alakította, és 1842 szeptemberében Galvani nevű mozdonyát az Edinburgh-Glasgow vasútvonalon működtette. Szén nélküli, füst nélküli, tűz nélküli mozdony - de a történetnek van egy tragikus oldala is: A Galvanit olyan személyek pusztították el, akik féltek a géptől, vagy fenyegetésnek látták azt az érdekeik szempontjából, és az eredetiből egyetlen darab sem maradt fenn napjainkig.
A lényeg egyhiveben
- Robert Davidson 1804. április 18-án született Aberdeenben; A Galvanit 1842 szeptemberében tesztelte
- A mozdony hossza körülbelül 16 láb (4,9 m) volt, a források szerint súlya 5-7 tonna közötti
- A tesztsebesség körülbelül 4 mph (6,4 km/h) volt; a megtett távolság körülbelül 1,5 mérföld (2,4 km)
- A mozdonyt Davidson vissza nem szerezhető módon megsemmisítették; az elkövetőként a gőzös-pártiakat gyanúsítják
- Az eredeti Galvaniból nem maradt fenn egyetlen fizikai maradvány sem; egy működő motorreplika egy alfordi múzeumban látható
Ki volt Robert Davidson? Egy aberdeeni kémikus elektromágnesességi hobbija
Davidson nem vasúti mérnök volt. Aberdeenben született, szinte egész életét ugyanabban a városban töltő kémikus és festő volt. A Marischal College-ban - amely ma az aberdeeni egyetem része - 1819 és 1821 között járt órákra; ezt az oktatását laboratóriumi asszisztensi munkával finanszírozta magának. Az 1820-as években saját vállalkozást alapított az Aberdeen-Inverurie csatorna közelében: először élesztőellátással, majd vegyi gyártással foglalkozott. Mellékállásként élezéssel és parfümkészítéssel is foglalkozott. Ez egy látnivaló részlet: Az elektromágnesességi hobbit az szintetikus élesztőgyártásból származó bevétel finanszírozta.
Saját kémiai akkumulátorait is maga tervezte. Egy olyan ember számára, aki egyesítette a kémiai beszállítói tevékenységet a műhelybeli készségekkel, ez a kor lehetőségei között nem számított nehéz feladatnak. Tehát az első elektromos mozdonyt nem a gőz korának egy mozdonyműhelye, hanem egy élesztőgyártó műhelye készítette - és ez a mérnöki történelem egyik legironikusabb részlete.
Hogyan működött a Galvani mozdony?
Davidson fejlesztési folyamata lépésről lépésre haladt. 1837-ben elkészítette első működő elektromágneses motorját és egy modell elektromos mozdonyt. 1839-ben négykerekű elektromos járművet, egy elektromos esztergagépet és egy elektromos nyomdagépet készített - az a négykerekű jármű az első ismert elektromos négykerekű járműként szerepel. 1840-ben nyilvános Elektromágneses Kiállítást nyitott Aberdeenben: két személyt szállító makettd mozdony, elektromos eszterga, nyomdagép és 2 tonnát felemelő elektromágnes volt látható. Több ezer ember nézte meg ezeket egy-egy shilling befizetésével; vagyis Davidson gépei a találmányi szakaszban még nem papíron, hanem a nyilvánosság szeme láttára működtek.
A teljes méretű Galvani név az olasz tudósról, Luigi Galvaniről kapta a nevét, aki elsőként jelzte az elektromosság és a mozgás kapcsolatát. A gép működési láncolata a mai elektromos járművekkel az alaplogikában megegyezett:
- Galván akkumulátor: Savas elektrolitban cinklemezeket használó, egyenáramot termelő elsődleges cellák. A kritikus pont a következő: ezeket a cellákat nem lehetett újratölteni; áramtermelés a cink elfogyasztását jelentette.
- Elektromágneses motor: Két motor, tengelyenként egy-egy. Az elektromágnesek vonzzák a forgó fa henger köré rögzített vasrudakat; egy kommutátor a megfelelő pillanatban megszakítja az áramot, így a vonzás sorrendje folyamatos lesz.
- Hajtás: Fogaskereken keresztül közvetlenül a vas kerekekre. Nem volt tűz, szén, gőz, füst.
Modern mérnök szemével nézve érdekes megjegyzést érdemes tenni: Davidson motorja annak a felépítésnek a korai formája volt, amit ma kapcsolt reluktanciamotor (switched reluctance motor) néven ismerünk. Egy elv újraértékelődése az iparban 180 évvel később azt mutatja, milyen szilárd alapokra állt Davidson.
| Jellemző | Érték |
|---|---|
| Építési időszak | 1837-1841 |
| Hossz | Körülbelül 16 láb (4,9 m) |
| Súly | 5-7 tonna közötti (a meghatározástól függően változik) |
| Áramforrás | Nem újratölthető galván (cink-sav) cellák |
| Motor | Két elektromágneses motor, tengelyenként egy-egy |
| Tesztsebesség | Körülbelül 4 mph (6,4 km/h) |
| Teszt helyszíne | Edinburgh és Glasgow Vasút |
Az 5-7 tonnás súlyingadozás oka, hogy a különböző feljegyzések eltérő meghatározások szerint mérték a gépet; biztos viszont az, hogy a Galvani néhány tonnás, gyaloglási sebességű gép volt.
1842 szeptember: Az első elektromos utazás az Edinburgh-Glasgow vonalon
A tesztet az Edinburgh és Glasgow Vasúton végezték. A vonal Skócia első városok közötti vonalaként csak 1842. február 21-én nyílt meg az utasforgalom előtt - vagyis Davidson kísérlete a vonal megnyitása után hét évvel, a világ egyik legmodernebb vasútján valósult meg. 1842 szeptemberében a Galvani körülbelül 4 mph sebességgel körülbelül 1,5 mérföld távolságot tett meg. Az útvonal rövid volt, a sebesség alacsony; de a koncepció bebizonyosodott: a kerekek gőz ereje nélkül forogtak.
Egy forrás szerint a mozdony ezen a távon 6 tonna terhet vontatott, míg Davidson munkájáról szóló intézményi beszámolók szerint a gép csak a saját súlyát hordozta. Bármely értelmezést is fogadjuk el a mérésekről, a kép nem változik: ez nem volt kirakati darab, hanem a síneken működő igazi lokomotív. Nem véletlen, hogy a brit mérnöki szervezetek ma is a világ első elektromos lokomotívjaként azonosítják.
A legmeglepőbb részlet a vasútvezetőség hozzáállása volt: Az igazgatókat nem nyűgözte le eléggé a koncepció a továbbvitelhez. A technológia drága volt, és nem érintette a vasúttársaságokat. Ez az értékelés, ahogy a következő fejezetben látni fogjuk, a kémia és a költségelemzés eredménye volt - nem az előítéleté.
A Galvani megsemmisítése: Ki, miért, hol?
A mozdony végét történetéhez hasonlóan jórészt homály fedi. A Galvani valószínűleg egy perthi mozdonyremizben tárolták, és ott semmisült meg - Davidson már nem tudta visszaszerezni. Az elkövető kiléte ismeretlen; de a gőzgépék támogatói közé tartozó személyek a legerősebb gyanúsítottak között vannak.
A elterjedt elbeszélés szerint a mozdonyt azok a vasúti munkások rombolták le, akik féltették a munkahelyüket. Ez az értelmezés hihető: Egy tüzelés nélküli mozdony a fűtőt, a tűzoltót és a szénellátási láncot jelentette - vagyis tucatnyi, a gőzre épülő foglalkozás jövője forgott kockán. Mindazonáltal tisztán kell lenni: Míg a munkástól való félelem továbbra is a hagyományos magyarázat, az nem dokumentált pontosan, hogy ki, hol és mikor hajtotta végre ezt a rombolást. Egyetlen dolog biztos: a gépet megsemmisítették. Mint gépészmérnök, meg kell jegyezni, hogy a történelemben ritkán fordul elő, hogy egy találmányt gazdasági veresége előtt fizikailag eltöröljenek; a Galvani az egyik ilyen eset.
A kereskedelmi kudarc gazdaságtana: A kémia vesztett, nem a mérnökség
A Galvani végzetének igazi oka nem technikai, hanem gazdasági volt. A probléma nem a mérnökségben, hanem a kémiában rejlett: Az elsődleges galváncellák áramtermelés közben cinket fogyasztanak, a cink drága volt, a szén pedig olcsó. Minden megtett méter valójában pénzégetést jelentett. Ez az egyenlet a kor piaci áraival nem closed fel.
Elterjedt az az állítás, hogy a Galvani mérföldenkénti költsége körülbelül 40-szerese volt a gőzgépének; de ez a szám nem egy 1842-es korabeli dokumentumból származik, hanem később készült összefoglalóként kering. Ugyanebben az időben Oroszországban Moritz von Jacobi is megmérte saját motorjai cinkfogyasztását, és ugyanarra a következtetésre jutott: Az villamos motorok a cink magas ára miatt nem voltak gazdaságosak. Két független kutató azonos gazdasági következtetése tisztázza, hogy a probléma nem Davidson mérnöki munkájában, hanem az akkumulátor kémiájában rejlett.
A hiányzó darab: Az újratölthető akkumulátor
Egyetlen alkatrész hiányzott ahhoz, hogy Davidson Galvanija kereskedelmileg működőképes legyen: az újratölthető akkumulátor. Ez az alkatrész 1859-ben érkezett meg, amikor a francia fizikus, Gaston Planté feltalálta az újratölthető ólom-savas akkumulátort - vagyis pontosan hét évvel később, amikor a Galvani alkatrészei régen szétszóródtak. Az elektromos vontatás sorsa egyetlen kémiai felfedezés időzítésén múlt.
Miért felejtették el Davidsont, és miért emlegetik Siemenset?
Az elektromos vasút hivatalos születési dátuma a legtöbb naptárban 1879: Werner von Siemens a berlini ipari kiállításon bemutatta generátorral táplált, harmadik sínről áramot vevő mozdonyát; három vagont húzott egy 300 méteres pályán, és a kiállítás négy hónapja alatt 90 000 utast szállított. Impozáns bemutató volt - de Davidson 37 évvel korábbi munkáját követte. A különbség nem a technikában, hanem az infrastruktúrában és a gazdaságban rejlett: Siemens Planté újratölthető akkumulátorával és a generátor technológiával tette nyereségessé az elektromos vontatást; Davidson viszont bizonyította a koncepciót, de árazást nem tudott végezni. A történetírás pedig általában a győztest jegyzi fel. Ezért egyes enciklopédiai bejegyzések ma is az 1879-at tüntetik fel az első sikeres elektromos vontatási alkalmazásként, és Davidson 1842-es kísérletét nem számítják bele.
Davidson elsőbbsége csak 1890-ben kapott széles körű elismerést, amikor megnyílt a London City & South London Railway, a világ első mély szintű elektromos földalatti vonala. A sajtó abban az évben újra felfedezte a 86 éves Davidsont, mint a legidősebb élő elektromos szakembert; egy villamosmérnöki kiadványban úgy emlékeztek meg róla, mint az első emberre, aki gyakorlatiasan bizonyította az elektromos vontatás lehetőségét. Davidson sem veszítette el önbizalmát: Névjegykártyáira azt íratta: Az Elektromos Lokomotív Atyja.
Valójában egy péátlanul úttörő generáció tagja volt: A Vermonti Thomas Davenport 1837 februárjában megkapta az első amerikai villanymotor-szabadalmat, és egy rövid pályán modellautót hajtott; Moritz von Jacobi 1838 szeptemberén St Petersburgban a Neván elektromos, evezős csónakkal utasokat szállított. A skót Robert Andersonról állítják, hogy 1832 és 1839 között egy durva elektromos szárazföldi járművet épített; Andersonnak azonban nincs szabadalma, kortárs megbízható feljegyzése vagy fizikai bizonyíték a járműre vonatkozóan, és gyakran összekeverik Davidsonnal - mindketten ugyanabban az évtizedben galváncellákkal működő skótok voltak. Anderson elsőbbsége elméletileg lehetséges, de a feljegyzések szintje messze Davidsoné mögött marad.
Mi Maradt Galvaniból?
Semmi. Az eredeti lokomotívból, a motorjából, az akkumulátoraiból egyetlen darab sem maradt fenn a mai napig. Davidson háza és munkahelye a Canal Roadon leromlott. 1894. november 16-án halt meg 90 évesen; az aberdeeni St Peter's Cemetery sírkövén csak annyi áll: chemist - vegyész. Egyetlen találmány neve sem szerepel a kőben; ez a lezárás messze áll attól, hogy igazságot szolgáltasson egy lerombolt gépnek.
Az emlékezet azonban nem töröltetett el teljesen. Az aberdeenshire-i Alford városában található Grampian Transport Museum Galvani teljes méretben működő motorreplikáját, egy galváncella-replikát és a lokomotív makettjét állítja ki. Davidson történetéről könyv is megjelent, és a nevét kezdték újra emlegetni a skót találmányok között. Mérnöki szempontból az, ami hátramaradt, nem fizikai tárgy, hanem mérhető eredmény: Egy gép a sínen, amely a saját akkumulátorával működik, a saját motorjaival halad, és nyilvánosan igazolta a koncepciót. Ez 1842-ben tény volt, és ma is tény maradt.
Galvani története szinte összefoglalja az elektromos közlekedés első évszázadát: helyes mérnöki munka, rossz kémia és egy hátratolt naptár. Davidson motorját a kor tudományos és ipari környezete felismerte, megvitatta, kiállította - majd fizikailag megsemmisítették, és gazdasági realitása miatt a levéltárakba száműzték. Újra felfedezése pedig kissé szarkasztikus: Ma comparison, amikor ma az utakon több ezer akkumulátoros elektromos jármű közlekedik, a világ első elektromos mozdonyának megemlékezéséhez egy replikára, egy makettre és egy kémikus sírkövére kell tekintenünk.