Dampmaskinene var i farta lenge før gass- og bensinmotorene. Kokende vann gir damp. Damp i lukket rom lager trykk. Dette visste folk i tusen år. Geniet Heron i Alexandria laget før år null et leketøy for hoffet, en dampturbin. Men romerne var visst først her også …

Av Stein Bekkevold

En gammel kineser sa at nød er alle oppfinnelsers mor. Men moren kan like gjerne være en miks av kunnskap, nysgjerrighet og skapertrang. Da blir spørsmålet hvem de var, navnene bak bilen. Hva slags legning og viten gjorde at de kjapt så mulighetene, og brukte tekniske ting til å erstatte folk, okse og hest som trekkdyr? Og hvem laget det aller første, nestenbrukbare kjøretøyet?

Damp

Før forbrenningsmotoren kom, noe som henger sammen med byenes nymotens bruk avlysgass til belysning, men som også ga oss gassmotorer, var damp i skuddet.

Damptrykk kjente de til, allerede de gamle romerne, så derfor ser vi på dampdriftens historie, men aller først: En aeolipyl – kjent som Herons motor, var en bladløs radial dampmaskin som snurret når vannet i tanken kokte og ga litt damptrykk. Momentet kom av dampstrålene.  Den kreative greskegyptiske ingeniør Heron fra Alexandria – som levde av å bygge effektive vindmøller – laget en sånn etter år null, og gis æren for oppfinnelsen. Men den skriveferdige romerske artilleri-ingeniør Vitruvius var den første som nevnte noe sånt, i boksamlingen Arkitektur (ca. 30-20 f.Kr.) …

Uansett

Aeolipylen er den første registrerte dampmaskinen, men den var ingen praktisk kraftkilde, og absolutt ingen forgjenger til lokomotivet – den var et leketøy for hoffet.

Dampdrevne dingser var ellers godt kjent i det første århundre e.Kr., og utvidede bruksområder ble omtalt på 1500-tallet. Folk så jo at vann som kokte i et lukket kar skapte et trykk, men fysikken og matematikken bak fenomenet var lenge ukjente faktorer – hvorfor kokte for eksempel vann ved lavere temperatur jo høyere over havet man var?

Det var først med den franske forsker Papin at mer av fysikken ble formulert. Papin (1647 -1713) var egentlig lege, men jobbet sammen med den dyktige fysiker Robert Boyle i London, der han bygget mye rart – også verdens første trykkoker.

I 1606

patenterte den spanske ingeniør Jerónimo de Ayanz y Beaumont en dampdreven vannpumpe, for drenering av gruver. Mens engelske Thomas Savery – en smart, ung militæringeniør – sto bak den mer effektive damppumpen, som la trykk direkte på vannet i gruvegangene. Og presset det ut. Og Papin må jo med; den kjente dampentusiast og matematiker – han med trykkokeren ….

Den første salgsmessig vellykkede dampmaskin – som ga jevn kraft til en gruvepumpe – kom i 1712 fra den oppfinnsomme tusenkunstner Thomas Newcomen (1664-1729). Han var smed i Devon og drev jernvarehandel, og løste et utall tekniske problem for jern- og tinngruvene.

Newcomen var nok verdens første teknologimillionær, for drøssevis av gruveeiere kjøpte maskinen for å holde gruvene tørre; hver maskin sies å ha erstattet fem hester – som trengte mat og stell døgnet rundt.

James Watt

Den skotske maskiningeniør og kjemiker James Watt gjorde noe lurt i 1764, ved å gjenvinne verdifull vanndamp i en separat kondensator, noe som økte effektivt arbeid per tonn brent kull. På 1800-tallet drev engelske, stasjonære dampmaskiner hundrevis av fabrikker under den industrielle revolusjonen, særlig de som før gikk på vannkraft.

Samtidig laget den optimistiske franske artilleriingeniør N. Cugnot – venn av artillerioffiser og hærfører Bonaparte – en dampdreven og 100 % ubrukelig vogn for flytting av kanoner og kuler og krutt i felt. Den veide mange tonn og kjørte seg fast over alt.

Stanley Steamer

Sakte ble maskinene bedre i takt med økt gassdynamisk forskning og bedre stål, og dampskip erstattet seilskip og drev hjuldampere på elver og hav, og damplokomotiver jobbet hardt på de nymotens jernbanene – aller først i England.

Dampmaskiner av stempeltype var dominerende kraftkilde helt til tidlig 1900-tall, da tok turbinene over mye av jobben. Effektiviteten i en stasjonær dampmaskin økte dramatisk helt til ca. 1922. Den høyest målte virkningsgraden (etter Rankine) var 91 % – og samlet termisk effektivitet var 31 % (fra kull til arbeid). Dette er omtrent som en god dieselmotor. De amerikanske dampbilene ble utkonkurrert av bensinmotorene men lynraske Stanley Steamer 740 ble solgt i USA helt til 1924 ….

Diesel

Alt dette dannet god teknisk bakgrunn for det vi har i dag: Bedre elektro- og forbrenningsmotorer ga gradvis utskifting av dampmaskiner. Dampturbiner erstattet stempelmaskiner i skip og i kraftproduksjon med lavere kostnader, høyere driftshastighet og økt effektivitet.

Men små dampturbiner var jo hele tiden mindre effektive enn store. Og faktisk: I 2023 ble det fortsatt bygget store stempeldampmaskiner, i Tyskland … selv om dieseldrift er enklere og mer lønnsom.

Bilder: Herons aeolipyl, tegning fra biblioteket i Alexandria; den franske artilleriingeniør N Cugnot´s damp-artillerivogn – fra Musée de l´Art – og Newcomens fantastiske dampmaskin fra Science Museum i London. Pluss en tidlig damp-diligence, nitid gjenskapt av entusiaster – og avbildet i Daily Mail.