Wystawa Wiek Pary

Wystawa złożona jest z części narracyjnej oraz interaktywno-multimedialnej. W przystępny sposób przybliż dzieje wynalezienia i upowszechnienia maszyny parowej – jednej z najważniejszych innowacji w dziejach ludzkości. Nie doszłoby do niej bez rewolucji naukowej, odkrycia energii cieplnej pary oraz twórczego wysiłku wielu rzemieślników i inżynierów. Maszyna parowa stworzyła kulturę przemysłową, w której żyjemy. Jej wpływ odczuwalny jest do dziś, a doświadczenia Wieku Pary mogą inspirować także w czasach rewolucji cyfrowej.

Na wystawie sucha narracja o czasach Jamesa Watta ustępuje miejsca rzeczywistym demonstracjom działania silnika. Stukot przekładni i tłoków, syk i ciepło pary oraz charakterystyczny zapach oleju cylindrowego przenoszą zwiedzających w epokę narodzin rewolucji przemysłowej.

Dużym zainteresowaniem cieszy się także dialog z pracownikiem śląskiego warsztatu, który przybliża najważniejsze nazwy narzędzi, bez których żaden górnik pod ziemią się nie obejdzie.

W nadszybiu szybu Kościuszko kontynuowana jest część narracyjna wystawy. Poznamy na niej najważniejsze wydarzenia „Wieku Pary”, opisane na specjalne steampunkowej instalacji, oraz wynalazców i i konstruktorów, którzy przyczynili się do powstania i powszechnienia silnika parowego na świecie i Górnym Śląsku.

Heron z Aleksandrii i jego bania

Już w starożytności Heron z Aleksandrii (I w. n.e.) skonstruował aelolipilę, pierwsze urządzenie wykorzystujące energię pary. Była to metalowa kula wypełniona wodą, która po podgrzaniu obracała się pod wpływem wyrzucanej pary. Bania Herona była pierwowzorem turbiny parowej. Choć nie znalazła zastosowania praktycznego, ukazywała potencjał pary jako źródła energii.

Denis Papin i zawór bezpieczeństwa

Francuski fizyk i inżynier (XVII/XVIII w.) wynalazł zawór bezpieczeństwa, który zapobiegał eksplozji kotłów parowych. Podgrzewana woda zwiększała ciśnienie w kotle, a jego wynalazek – klapa bezpieczeństwa – automatycznie otwierała się po przekroczeniu dopuszczalnej wartości, odprowadzając nadmiar pary.

Thomas Newcomen i maszyna atmosferyczna

Angielski wynalazca opracował pierwszy silnik atmosferyczny, używany do wypompowywania wody z kopalń. Wykorzystywał ciśnienie powietrza działające na tłok w cylindrze. Po podgrzaniu woda wytwarzała parę i unosiła tłok, a po skropleniu pary tworzyła się próżnia, powodując jego opadanie. Wynalazek znacząco zwiększył efektywność górnictwa.

James Watt i udoskonalenie maszyny parowej

Szkocki inżynier znacząco poprawił wydajność maszyny Newcomena. Jego wynalazki, m.in. oddzielny kondensator i regulator odśrodkowy, umożliwiły bardziej efektywne działanie i automatyczną kontrolę prędkości maszyny. Dzięki jego innowacjom maszyna parowa stała się powszechnie stosowanym źródłem napędu w przemyśle.

Robert Fulton i statki parowe

Amerykański inżynier w 1807 r. zwodował parowiec „Clermont”, udowadniając, że napęd parowy może być efektywnie wykorzystywany w transporcie wodnym. Dzięki kołom łopatkowym statek poruszał się niezależnie od wiatru i prądów. Fulton stał się pionierem żeglugi parowej, rewolucjonizując handel i komunikację.

Richard Trevithick i lokomotywa wysokociśnieniowa

Jako pierwszy zastosował wysokociśnieniową maszynę parową z cylindrycznym kotłem, odporniejszym na ciśnienie niż wcześniejsze konstrukcje. Stworzył pierwszy pojazd szynowy napędzany parą, lecz nie zyskał uznania z powodu braku infrastruktury. Jego lokomotywy były testowane na torach dla wozów konnych, które nie wytrzymywały ich ciężaru.

George Stephenson i kolej parowa

Brytyjski inżynier, uznawany za „ojca kolei”, skonstruował lokomotywę „Rocket” (1829), wygrywając konkurs na najlepszy pojazd parowy. Działał w czasach, gdy rozwój kolei stał się koniecznością. Skutecznie organizował budowę linii kolejowych, udoskonalał torowiska i przekonał inwestorów, że kolej to przyszłość transportu.

Nicolas-Joseph Cugnot i pierwszy pojazd mechaniczny

Francuski wynalazca stworzył w 1769 r. pierwszy pojazd napędzany silnikiem parowym – ciężki, trójkołowy wóz artyleryjski. Mógł osiągać prędkość ok. 4 km/h, lecz był trudny w manewrowaniu. W 1771 r. jeden z egzemplarzy uderzył w mur, co uznaje się za pierwszą kolizję pojazdu mechanicznego.

August Holtzhausen i maszyny parowe na Śląsku

Inżynier i konstruktor, który na przełomie XVIII i XIX wieku przyczynił się do rozwoju przemysłu maszynowego na Śląsku. W Tarnowskich Górach nadzorował budowę maszyn parowych w kopalni „Fryderyk”. Następnie kierował wydziałem budowy maszyn w Królewskiej Odlewni Żelaza w Gliwicach. Współpracował także z hutą „Mała Panew” w Ozimku, produkującą elementy do maszyn parowych.

Koło wodne

Stanowisko prezentuje działanie jednego z najstarszych mechanizmów napędowych. Zwiedzający mogą porównać efektywność kół wodnych nadsiębiernych i podsiębiernych oraz zobaczyć, jak ten system przyczynił się do rozwoju maszyn parowych w miejscach bez dostępu do bieżącej wody.

Maszyna Newcomena

Ruchomy model ilustruje zasadę działania pierwszej praktycznej maszyny parowej. Dzięki interaktywnej obsłudze zwiedzający mogą sterować jej pracą i zrozumieć, jak skroplona para wodna napędza tłok.

Przekładnie zębate

To stanowisko ukazuje wpływ różnych układów przekładni na przekazywanie mocy. Korzystając z korby, można sprawdzić, jak zmienia się trudność obracania w zależności od rodzaju zastosowanego mechanizmu. Animacje dodatkowo obrazują działanie przekładni planetarnych i liniowych.

Pomiar mocy

Umożliwia obliczenie własnej mocy w różnych jednostkach – koniach mechanicznych, koniach parowych i watach. Podczas pedałowania na rowerku treningowym zwiedzający mogą zobaczyć, jak ich siła wypada na tle maszyn parowych i współczesnych urządzeń elektrycznych.

Demonstrator ciśnienia

Eksperyment pozwala na osobiste odczucie wpływu ciśnienia. Zwiedzający stają na tłokach o różnych średnicach, obserwując zmiany wskazań manometru. Stanowisko uświadamia, jak ogromne jest ciśnienie atmosferyczne i jego znaczenie w funkcjonowaniu maszyn parowych.

Kondensacja pary

Stanowisko wizualizuje efekt kondensacji pary wodnej, ukazując, jak zmienia się jej kolor i struktura. Zwiedzający mogą obserwować, jak nagłe zmiany ciśnienia wpływają na stan skupienia gazu.

Turbina

Dzięki modelowi turbiny zasilanej sprężonym powietrzem można zrozumieć zasadę jej działania i zobaczyć, jak różne ciśnienia wpływają na prędkość obrotową wirnika. Animacje uzupełniają wiedzę, prezentując różne typy turbin i ich zastosowania.

Cykl Carnota

Multimedialna prezentacja przybliża zasadę działania idealnego silnika cieplnego, pokazując wpływ zmian temperatury i rodzaju paliwa na sprawność urządzenia. Interaktywna aplikacja pozwala eksperymentować z różnymi parametrami pracy silnika.

Koło zamachowe – stabilizator ruchu

Koło zamachowe pełni kluczową rolę w maszynie parowej, zapewniając płynność i równomierność ruchu obrotowego. Dzięki swojej masie gromadzi energię kinetyczną i kompensuje nierówności w pracy tłoka, co pozwala na stabilne działanie mechanizmu. Zwiedzający mogą samodzielnie wprawić w ruch różne modele kół i zobaczyć ich wpływ na regularność obrotów.

Regulator Watta – kontrola prędkości

James Watt wynalazł regulator odśrodkowy, który automatycznie dostosowywał dopływ pary, stabilizując prędkość maszyny. Zwiedzający mogą eksperymentować z działaniem modelu regulatora, obserwując, jak wzrost prędkości powoduje uniesienie ciężarków i zmniejszenie dopływu pary do cylindra.

Rozrząd parowy – sterowanie kierunkiem ruchu

System rozrządu decyduje o tym, kiedy i w jakim kierunku tłok otrzymuje parę, a tym samym pozwala sterować ruchem maszyny. Zwiedzający mogą ręcznie regulować zawory i obserwować, jak zmiana ich ustawienia wpływa na kierunek obrotów koła zamachowego.

Stopnie rozprężania – zwiększanie efektywności

Niektóre maszyny parowe wykorzystywały parę kilkakrotnie, przeprowadzając ją przez kolejne cylindry o różnych rozmiarach. Dzięki temu zwiększano sprawność silnika i oszczędzano paliwo. Na wystawie można zobaczyć animacje i modele tłoków jedno-, dwu- i trójstopniowych, a także samodzielnie testować wpływ rozprężania pary na wydajność maszyny.

Konwersja ruchu posuwisto-zwrotnego na kołowy

Tłok maszyny porusza się ruchem posuwisto-zwrotnym, ale większość maszyn wymaga ruchu obrotowego. Na specjalnym stanowisku można zobaczyć, jak system korbowodu i wahacza zamienia liniowy ruch tłoka na obrót koła zamachowego, co umożliwia napędzanie różnych mechanizmów.

Palenisko i wartość opałowa paliw

Aby maszyna parowa mogła pracować, konieczne jest spalanie paliwa w kotle. Zwiedzający mogą porównać wartość opałową różnych materiałów, takich jak węgiel, drewno, koks czy torf, i zobaczyć, jak wpływają one na wydajność maszyny.

Zawór bezpieczeństwa – ochrona przed eksplozją

Zbyt wysokie ciśnienie w kotle może prowadzić do jego rozerwania, dlatego stosowano zawory bezpieczeństwa, które automatycznie uwalniały nadmiar pary. Na stanowisku można samodzielnie ustawić parametry zaworu i sprawdzić, jak działa w sytuacji zagrożenia.

Gwizdki parowe – sygnalizacja pracy maszyny

Maszyny parowe były często wyposażone w gwizdki, które ostrzegały o uruchomieniu urządzenia. Dzięki interaktywnemu stanowisku można usłyszeć różnicę między gwizdkami z komorą kondensacyjną i bez niej oraz sprawdzić, jak ciśnienie wpływa na ich dźwięk.

Przegrzewnica – optymalizacja pracy pary

Przegrzana para wodna jest bardziej efektywna niż para nasycona, ponieważ nie zawiera kropelek wody i może wykonać więcej pracy. Na stanowisku można manipulować temperaturą i ciśnieniem, aby zobaczyć, jak przegrzewanie wpływa na sprawność maszyny.

Parada pojazdów parowych – historia w ruchu

Największą atrakcją tej sekcji jest wielkoformatowa projekcja na ścianie budynku nadszybia.

Prezentacja ukazuje paradę pojazdów parowych. Animacja przedstawia najważniejsze wynalazki w dziejach transportu, pozwalając zobaczyć je w skali rzeczywistej.

Wśród prezentowanych maszyn znalazły się m.in.:

Rocket (1829) – słynna lokomotywa George’a Stephensona, która udowodniła, że transport kolejowy to przyszłość,
Big Boy (1941) – największa lokomotywa parowa świata, używana do transportu ciężkich ładunków w USA,
Parowiec RMS Lusitania (1906) – imponujący statek pasażerski, symbol złotej ery parowców,
Samochód parowy Doble E-20 (1925) – jeden z najwydajniejszych samochodów parowych,
Ciągnik parowy Cugnota (1769) – pierwszy na świecie pojazd mechaniczny,
Sterowiec parowy Giffarda (1851) – pierwsze latające urządzenie napędzane parą.
Zwiedzający mogą wybierać, które pojazdy chcą zobaczyć bliżej, korzystając z dotykowych ekranów sterujących. Dzięki realistycznym animacjom i udźwiękowieniu można poczuć, jak te potężne maszyny ożywały i poruszały się po drogach, torach i wodach.

Symulator parowozu – wciel się w rolę maszynisty

Kolej parowa była jednym z najważniejszych wynalazków XIX wieku, a rola maszynisty wymagała ogromnych umiejętności i precyzji. W tej części wystawy zwiedzający mogą samodzielnie spróbować swoich sił jako operator parowozu w realistycznym symulatorze kabiny lokomotywy.

Stanowisko jest odwzorowaniem wnętrza parowozu z pełnym zestawem dźwigni, wskaźników i zaworów, a w oknie lokomotywy wyświetlana jest interaktywna symulacja jazdy. Podczas zabawy uczestnicy muszą:

• rozpalić palenisko i dobrać odpowiednią ilość paliwa,
• kontrolować ciśnienie pary,
• regulować prędkość i używać hamulców,
• utrzymać lokomotywę na właściwym torze i reagować na sygnały kolejowe

Wszystkie czynności są komentowane przez głos maszynisty, który doradza lub upomina gracza, gdy coś pójdzie nie tak. To emocjonujące doświadczenie pozwala poczuć, jak wyglądała praca na parowozie w czasach jego świetności.

Samochód parowy Józefa Bożka – pierwszy automobil Śląska

Jednym z najciekawszych pojazdów prezentowanych na wystawie jest replika samochodu parowego Józefa Bożka.

Śląski wynalazca pracujący na Politechnice Praskiej skonstruować już w 1815 roku jeden z pierwszych samochodów na świecie.

Dzięki symulatorowi jazdy zwiedzający mogą zasiąść za sterami i spróbować prowadzić pojazd w wirtualnej przestrzeni – odwzorowanym krajobrazie Śląska z początku XIX wieku. Za pomocą kierownicy i dźwigni można sterować pojazdem, a na ekranie zobaczyć, jak reaguje na manewry.

Dodatkowo w interaktywnej aplikacji można zapoznać się z wynalazkami Józefa Bożka, a także porównać jego samochód z późniejszymi konstrukcjami napędzanymi parą.