من اخترع المحرك البخاري .. تاريخ اكتشاف الآلة البخارية وأهم أجزائها
نقدم لكم الإجابة على سؤال: من اخترع المحرك البخاري؟ ويعود اختراع المحرك البخاري قديمًا إلى مخترع يوناني في القرن الأول الميلادي.
يُعَدُّ من بين أوائل الباحثين الذين بدأوا بالبحث لاختراع المحرك البخاري، وقد تأثر العالم الصناعي بطريقة إيجابية بذلك الاختراع، وكان السؤال الذي كان يطرحه الكثيرون في ذلك الوقت: كيف يمكن لهذه الآلة أن تكون مفيدة، خاصةً وأن هذا الاختراع قد أحدث طفرة في الثورة الصناعية، وهو ما جعل العالم الحديث مكانًا مختلفًا عما كان عليه في الماضي، إذ أحدث تقدمًا كبيرًا في مجال الزراعة والنقل.
يُعَدُّ المحرك البخاري هو تلك الآلة التي تتكوَّنُ مِنْ وِعاءٍ يملأهُ الماءُ وبفعل الضَّغطِ يتمُّ فيهِ تكوينُ البخارِ، من ثمَّ يرتفعُ لأعلى الوِعاء، فحينَ نُفرغَ الماءَ مِنَ الأناءِ يصبحُ البخارُ أكثرَ كثافةً، فيمكنُ لنا إلحاقَ الإناء بالمزيدِ مِنَ الماءِ مِن خلالِ الصمامِ السفليِّ للإناء، فإذا رغبتُم في التعرُّفِ على تاريخِ اكتشافِ الآلةِ البخاريةِ ومَنْ هو مُخترعُ المحركِ البخاريِ فكلُّ ما عليكُم متابعةَ مقالنا عبرَ موسوعةِ المعلوماتِ.
من اخترع المحرك البخاري
- قام اليوناني هيرو السكندري في القرن الأول الميلادي باختراع أول محرك بخاري بدائي، حيث يتكون من كرة جوفاء يتم تركيبها على زوج من الأنابيب، ويتم تسخينها من الأسفل بواسطة النار، فينتج عن ذلك بخار يتم نقله إلى الكرة من خلال أنابيب أخرى تتواجد في منتصف الكرة، مما يؤدي إلى دوران الكرة بفضل البخار، وبذلك يُمكن استخدام البخار كوسيلة للحركة.
- لم يحاول العلماء في القرون السابقة الاستفادة من الطاقة الناتجة عن المحرك البدائي حتى القرن السابع عشر الميلادي.
تاريخ اكتشاف الآلة البخارية
يعود تاريخ اكتشاف الآلة البخارية إلى القرن السابع عشر الميلادي، حيث كانت المناجم تعاني من مشكلة تراكم الماء في الأعماق السحيقة، ولحل هذه المشكلة تم استخدام المحرك البخاري لإزالة المياه من المناجم، وسنوضح في السطور التالية من اخترع هذه الآلة:
- يُعَدُّ مسؤول التعدين الإسباني جيرونيمو دي ايانز أول من استخدم المحرك البخاري في عام 1606 لتصريف المياه من المناجم الممتلئة بالمياه.
- بالإضافة إلى حصوله على براءة اختراع المحرك البخاري، استخدمه في مناجم الفضة في جواد الكانال الإشبيلية، حيث تم تسجيل براءة اختراعه للاستخدام في التعدين.
- سجل المهندس توماس سافيري براءة اختراع للمحرك البخاري في عام 1698، الذي نجح في سحب المياه من المناجم بشكل فعال باعتماد البخار.
- استغل سافري فكرة العالم الفيزيائي دينيس بابين حول الأواني الضغط وحولها إلى اختراع مفيد باستخدام الغلايات البخارية في عام 1705.
- على الرغم من نجاح سافري في اختراع المحرك البخاري، إلا أنه لم يكن قادرًا على انتزاع الماء إلا من العمق القليل.
- قام المخترع الإنجليزي توماس نيوكومن بتطوير المحرك البخاري وأعاد تصميمه لسحب المياه من المناجم، وذلك للتخلص من الضغط المتفاقم للبخار ولتجنب التدفقات المرفوضة، وهذا ما كان من عيوب المخترع سافيري.
- يتم تسمية محرك نيوكومن الذي يستخدم البخار لضخ المياه بـ `المحرك الجوي`، بسبب استخدامه ضغطًا للبخار كان قريبًا من الضغط الجوي، بالإضافة إلى أنه كان أول آلة ناجحة في استخدام البخار لضخ المياه.
- رغم ذلك، كان لمحرك نيوكومن البخاري العديد من العيوب، حيث كان يتطلب حقن الماء البارد باستمرار لتبريد الأسطوانة البخارية التي كانت المسؤولة عن تحويل ضغط البخار إلى حركة.
- انتهت عام 1765 فترة عمل محرك نيوكومن، وبدأ الاسكتلندي جيمس وات في تعديل جزء صغير من محرك نيوكومن، وبذلك بدأت مرحلة جديدة في تصنيع المحرك البخاري المكثف.
مخترع المحرك البخاري المكثف
- منذ صغره، كان جيمس وات مولعًا بتفكيك الآلات، وخلال دراسته الجامعية، ركز اهتمامه على الآلات البخارية.
- لقد أطلق عليه العديد من الألقاب، مثل أبو الثورة الصناعية والمهندس الميكانيكي.
- كان جيمس وات مترددًا في كمية البخار الكبيرة التي يتم استهلاكها في محرك نيوكومن، وأدرك أن معالجة عدم الكفاءة يتمثل في التخلص من التبريد.
- تم وضع جيمس وات مكثفًا ومعزولًا للسماح للاسطوانة بالحفاظ على درجة حرارة ثابتة.
- لم يتمكن جيمس وات من إصلاح محركه الجوي بسبب مشكلات مالية.
- في العام 1776، قام جيمس وات بتأسيس شركة مع المهندس ماثيو بولتون، وبمساعدة مالية من بولتون، تمكن وات من تطوير المحرك الدوار عن طريق إضافة حركة موازية لزيادة قوة أسطوانة البخار.
- كان محرك بولتون وجيمس وات البخاري من أوائل المحركات التي فتحت الباب أمام تشغيل جهاز للتحكم في سرعة المحرك.
- قام ويليام مردوخ بتحسين المحرك، وقام بتحويل الحركة الترددية إلى حركة دورانية.
أجزاء المحرك البخاري
يعتمد عمل المحرك البخاري على آلية تحريق الفحم لإنتاج الطاقة الحرارية، ويشبه ذلك عملية غلي الضخامة التي توضع فوق محرقة الفحم، حيث يتم تسخين الماء في الضخامة عن طريق النار، ومن ثم تحويله إلى بخار، ولكن يتم ذلك بدلاً من أفراع البخار في الهواء.
يتم استخدام البخار في تشغيل المحركات، وفيما يلي سنستعرض الأجزاء الأساسية للمحرك البخاري:
- يتم تسخين وعاء ممتلئ بالماء على النار حتى يتحول إلى بخار.
- يتكون الجهاز من مكبس وأسطوانة، ويتم تحريك المكبس داخل الأسطوانة بفعل ضغط بخار الوارد من الوعاء
- يعد بيت النار جزءًا من المحرك البخاري.
- هي آلة يتم تشكيلها بالمكبس، ويمكن أن تشمل آلات المصانع أو مضخات المياه.
- هناك المئات من الأجزاء داخل المحرك الواحد، ومع ذلك، هذا الوصف مبسط جدًا.
بعد أن تمكنا من الإجابة على سؤال من اخترع المحرك البخاري، يجدر بنا التأكيد على أهمية هذا الاختراع في الثورة الصناعية، حيث تم استخدامه في السفن والقطارات، بالإضافة إلى استخدامه في المصانع والآلات الصناعية.
ولم يتوقف الاختراع عند هذا الحد، بل تم تطويره بواسطة العديد من المخترعين حتى وصل إلى التوربينات البخارية، والتي تعتبر مسؤولة عن إنتاج 86٪ من إجمالي الطاقة الكهربائية في العالم.
يمكن للقارئ العزيز متابعة المزيد من المعلومات عبر الموسوعة العربية الشاملة.
المراجع
