Ateşli Tulumbaların icadı

İngiltere'deki kömür madenlerinde durum gittikçe daha tehlikeli bir hal alıyordu. Sürekli artan kömür talebi, kuyuların daha çok derinleştirilmesini gerektiriyor, dolan suları boşaltmak gittikçe güçleşiyordu. Britanya ekonomisinin en önemli sorunu durumuna gelen suları boşaltma işi için bütün mühendisler seferber olmuşlardı.

XVII. yüzyılın sonlarında bu mühendislerden biri, Thomas Savery (1650-1715), bilim yayınlarına göz gezdirirken Hook'un, Papin'in makinesinden söz eden bir yazısına rastladı. Savery, Hook'un eleştirmelerine rağmen, icadın işe yarar olabileceğini tahmin etti. Bunun için de, ne gibi yenilikler getirilmesi gerektiğini tasarlayarak hemen işe koyuldu.

Savery, pratik bir buhar makinesinin ihtira beratını, (patent) 1698'de aldıktan sonra makineyi önce kralın, ertesi yıl da Royal Society önünde denedi. Papin'in makinesine, musluğa bağlı boruyla, istenildiği anda eksilen suyun yenilenebileceği büyük bir kazan eklemişti. Burada kaynatılan su, ani bir soğuk su akımıyla sıvılaştırılıyor, böylece borunun içinde boşluk meydana geliyor, sonra dışarı atılacak su bu boşluğa doğru akıyordu. Bundan sonra kazan yeniden ısıtılıyor ve işlem tekrarlanıyordu.

Papin'in makinesindeki gibi piston yoktu ve mekanizması da daha sadeydi. Ağır işlemekle birlikte (dakikada dört darbe), hiç değilse düzgün çalışıyordu. Ancak, iki büyük sakıncası vardı. Önce çok masraflıydı (75 lire suyu bir metre kaldırmak için 16 kilo kömür yakmak gerekiyordu), sonra, tulumba ne kadar yüksekse, buhar basıncının da o oranda yüksek olması gerekiyordu. Oysa basınç 8-10 atmosferi bulduğunda ısı öylesine yükseliyordu ki, lehimler eriyor, yarattığı gücün etkisiyle kazan patlıyordu.

Savery, patlamayı güven altına almak ve kazandaki basıncı kontrol edebilmek için Denis Papin'in 17 yıl önce Londra'dayken icat ettiği aygıtı kullanmayı düşünememişti. Fransız bilgini 1681'de, en sert etleri bile kısa zamanda pişirmeye yarayacak bir tencere icat etmişti. Bu, aslında, bugün kullandığımız "düdüklü tencere"nin ta kendisiydi. İçindeki basıncı bilmek için bir supap yerleştirmiş, basıncı bir ağırlıkla dengelemişti. Bu gerçek bir "güvenlik supabı"ydı ve kapsamı tencerenin yararını çok aşıyordu.

Burada Papin ve Savery'nin amaçlarının ayrı olduğuna işaret etmemiz yerinde olur. Savery bir teknisyendi ve maden ocaklarındaki suların boşaltılması gibi somut bir soruna eğilmişti. Bunu çözümleyince, daha öteye gitmek aklından geçmiyordu. Papin, onun tersine, bir bilgindi. Huygens'in kendisine aktardığı pratik sorun, (Seine'in sularını Versay sarayının parklarına kadar yükseltmek) onun için bir hareket noktası olmuş, dehası gittikçe genişleyen bir alanda icatlara yönelmişti. Kısacası, Savery ile Papin arasında, yarar gözeten bir uygulamacıyla bir anda dünyayı sarsabilecek bir bilim adamının bütün özellikleri vardı.

1707'de altmışına varmış, hayal kırıklığına uğramış, bezgin ve kırgın bir insan olan Denis Papin, eski sorunu, Savery'nin eserinin ışığında çözümlemeye koyuldu. O sırada Savery'nin makinesi madenlerdeki suları boşaltmakta kullanılıyordu; ama suyu dışarı atacağına hidrolik bir çarkın kanatlarının üstüne akıtıyordu. Papin'in meydana getirdiği gülünç makine karmaşık ruhunun bir aynasıydı sanki Bir tek güç kullanacağına (sözgelişi bir buhar), buhar, hava basıncı ve ağırlıktan yararlanıyordu.

Bilgin, yine de bunu bir gemiye monte edip küreklerini çektirmeyi başardı. Gemi, Fulda üzerinde Cassel'de gerçekten işledi, ama bir defaya mahsus, göstermelikti bu. Papin, kararsız kişiliğine kapılıp Londra'ya yerleşmek üzere Almanya'dan ayrıldı. Weser'deki takacılar, kendi kendine giden bu gemiyi öfkelerinden paramparça ettiler. Parasız kalan zavallı Fransız da yoksulluk ve unutmuşluk içinde yaşlanmaya boyun eğmek zorunda kaldı. Ne zaman öldüğü bile tam olarak bilinmeyecek kadar unutuldu...

Savery'nin makinesi suyu 17.50 metre yüksekliğe çıkardığı ve son derece ekonomik işlediği halde, maden işletmecileri tarafından beğenilmemişti. Çünkü madenler çok derin kazıldığından her 17.50 metreye bir makine yerleştirmek gerekiyordu. Ayrıca bunların işletilmesi göze alınamayacak kadar büyük masraflara yol açacaktı.

Dartmouth'da (Devonshire) işleyen bu tür bir makine Thomas Newcomen (1663-1729) adlı bir çilingirin dikkatini çekti. Tasarılarını kendisine yakınlık gösteren büyük fizikçi Robert Hook'a açarak ondan kendisine öğüt vermesini diledi.

Günümüzde, basit bir çilingirin ünlü fizikçilerden birine baş vurması ve onun tarafından da ciddiye alınması pek olağan değildir. O zamanlarda böyle şeylere hiç kimse şaşmazdı. Bir icadın, bilginden çok, usta ve zeki bir işçinin eseri olabileceği akla yakın görülüyordu. Bilim ve tekniğin işbirliği yeni yeni kurulmaktaydı ve Kolomb'un yumurtası hikâyesi her gün tekrarlanıp duruyordu. Öte yandan, bilim adamları da kendilerine fazlaca güvenen bilgiçler olmasa gerekti; hatta tarihçilerin, kişiliğini alabildiğine kötüledikleri Hook bile...

Böylece Newcomen, Newton'un eşiti büyük bilgine danışmaktan çekinmedi. Sonra da arkadaşı camcı John Cawley ile birlikte, Savery'nin ateşli tulumbasının neden bunca güçsüz ve masraflı işlediği konusunda kafa patlatmaya başladılar. İlk kusuru, buhar basıncının yetersiz olmasındandı. Basıncı artırmak için ısıyı yükseltmek, kazanın patlamasını önlemek için de daha kalın imal etmek gerekiyordu. Ancak, bu kalın kazan daha geç soğuyacak, yani tulumba daha ağır işleyecek dolayısıyla verim düşecekti. Makine de bu yüzden masraflıydı zaten. Isıtmak için bir yığın kömür yaktıktan sonra soğutmak için çırpınmak, olur iş değildi doğrusu.

Newcomen, Papin'in ve Savery'nin makinelerini inceledikten sonra, ikisi ortasını buldu. İkincinin kazanını, .birincinin de pistonlu silindirini aldı. Hem kazan, hem de tulumba gövdesi olarak tek bir kap kullanacağına, iki ayrı kaptan yararlanmayı düşündü. Böylece, soğutmaya ihtiyaç kalmayacağından kazanı gereğince kalın imal edilebilecek; doğrudan doğruya ısıtılmayacağına göre silindirin de soğutulması kolay olacaktı.

Newcomen'in projesi 1705'te gün ışığına çıktı. Makine şöyle işliyordu: Kazanda oluşan buhar, bir silindire giderek pistonu kaldırıyor; piston dibine kadar iyice itildikten sonra soğuk su veriliyor; buhar sıvılaşınca silindirde hava boşluğu elde ediliyor; o zaman hava basıncı bütün gücüyle etki yaparak pistonu aşağıya itiyordu. Sonra silindire yeniden buhar gönderiliyor işlem böylece sürüp gidiyordu. Piston sürekli olarak inip kalkacağından, bunu bir çubukla, işletilecek tulumbaya bağlamak yeterliydi.

Savery gibi Newcomen de makinesini yalnız tulumbalarda kullanmayı düşünmekte, bunun suyu yükseğe çıkarmaktan başka bir şeye elverişli olabileceğini aklının ucundan geçirmemekteydi. Her ikisinin de tek kaygısı, suyu 10.33 metreden yukarıya çıkarmaktı. Newcomen'in makinesi, tam anlamıyla bir buhar makinesi değildi. Çünkü bunda itici güç buhar değil, hava basıncıydı. Ancak bu nokta kullananları ilgilendirmiyordu. Bu makine Savery'ninkinden daha güçlü, daha az masraflıydı ya, onlar için de önemli olan buydu. Önceleri dakikada altı iniş-çıkış yaparken sonra bu on ikiye yükseltildi ve gücü de 100 beygiri buldu.

Makinenin ilk alıcısı Wolferhamptonlu bir kömür madeninin sahibiydi. Makine büyük bir başarıyla görevinin üstesinden gelince, öteki maden şirketleri de art arda satiri almaya başladılar. Geliştirilmeye son derece elverişli oluşu makinenin satışını artırıyordu.

Gerçekten, 1713'te 'prototipi' son derece ilkel olmakla birlikte hızla gelişti; yüzyılın ortalarına doğru enikonu mükemmel bir araç haline geldi. Bu gelişmelerden ilki musluklarda oldu. Üç musluktan biri silindire buhar yolluyor, ikincisi soğuk su akıtıyor, üçüncüsü de suları boşaltıyordu. Muslukların elle işlemesi bir sakıncaydı elbet, çünkü bir işçinin yalnız bu işle sürekli uğraşması gerekiyordu. Ancak otomatikleştirme işini Newcomen mi, yoksa, Potter adlı bir işçi mi gerçekleştirdi, bilemiyoruz. 1713'te bu musluklar bir sicimle makinenin düzgün hareketini sağlayacak 'denge düzenleyicisi'ne (balansiye) bağlanarak işletilmeye başlandı. 1718'de Beighton adlı bir teknisyen bu ipi söküp yerine, ince bir çubuk yerleştirdi. Böylece makine kendi kendine işler duruma geldi.

Bundan sonra, kazanın geliştirilmesi işi ele alındı. Alman Jacob Leupold (1674-1727), basıncı artırmayı (1725) ve İngiliz James Brindley de (1716-1772), kazanın beslenmesini düzenli hale sokmayı başardılar/İngiliz John Smeaton (1724-1792), buharın kaybolmasını önlemek için silindirin ve pistonun daha iyi perdahlanmasını sağladı. Kısacası, yaratılmasından bu yana yarım yüzyıl geçmeden Newcomen'in makinesi bütün Avrupa'yı fethetti. Fransa'da ilk olarak 1732'de maden ocaklarındaki suların boşaltılmasında kullanıldı. Hollanda'da denizden kazanılan yerlerde aynı amaca hizmet etti. Bazı ülkelerde de şehirlere su verme ya da toprakları sulama işine yarıyordu, İngiltere'de yüzlercesi işlemekteydi. Bunlar, koca bir bina büyüklüğünde dev makinelerdi. Ağır ağır gidip gelen hantal sarkacın çevresine bir yığın seyirci toplanıyordu.

Newcomen'in makinesi son 1934'te hizmetten çekildi. 1787'de yapılmış olan bu saygıdeğer kalıntı halen Barnsley (Yorkshire) adlı İngiliz köyünde bulunmaktadır. Sarkacı 7, silindiri de 3.30 metre yüksekliğindedir.

1951'de, Büyük Britanya festivalinde işletilmesi kolay olmadı. Piston bazen inadı tutup yükselmiyor, bazen inmeyi unutuyor, bazen de yorgunluktan poflaya tıslaya duruveriyordu. Bunu da 147 yıllık hizmetten sonra hoş görmek gerekir. En iyi işlediği günlerde, makine, her iniş-çıkışında 227 'litre suyu 40 metre yükseğe çıkartmaktaydı.