نُقدم إليك عزيزي القارئ إجابة عن التساؤل المطروح حول” من اخترع المحرك البخاري ؟”، فقد يرجع اختراع المحرك البخاري قديما إلى مخترع يوناني، وكان ذلك في العقد الأول من القرن الأول الميلادي.
حيث يعتبر من أوائل من بدؤوا البحث لاختراع المحرك البخاري، حيث تأثر العالم الصناعي تأثر إيجابي بذلك الاختراع، وكان السؤال الذي يطرحه العديد من الناس في ذلك الوقت أنه كيف لتلك الآله أن تكون مفيدة، ولاسيما أن لهذا الاختراع الذي أحدث طفرة في الثورة الصناعية وهو ما جعل للعالم الحديث مكان مختلفة عما كان عليه في الماضي، إذ أحدث تقدم كبير في مجال الزراعة والنقل.
يُعد المحرك البخاري هو تلك الآلة التي تتكون من وعاء يملأه الماء وبفعل الضغط يتم فيه تكوين البخار، من ثم يرتفع لأعلى الوعاء، فحين نُفرغ الماء من الأناء يصبح البخار أكثر كثافة، فيمكن لنا إلحاق الإناء بالمزيد من الماء من خلال الصمام السفلي للإناء، فإذا رغبتم في التعرّف على تاريخ اكتشاف الآلة البخارية ومن هو مخترع المحرك البخاري فكل ما عليكم متابعة مقالنا .
من اخترع المحرك البخاري
- في القرن الأول الميلادي قام اليوناني هيرو السكندري باختراع أول محرك بخاري بدائي، حيث كان يتكون من كرة جوفاء يتم تركيبها على زوج من الأنابيب، بواسطة النار يتم تسخينها من الأسفل، فيتم نقل البخار للكرة وذلك من خلال أنابيب أخرى تتواجد في منتصف الكرة، فيتسبب ذلك البخار بدوران الكرة، وبذلك يمكن للبخار أن يستخدم كوسيلة للدفع.
- حتى القرن السابع عشر الميلادي لم يقم العلماء بأي محاولات من أجل استخدام الطاقة التي يحدثها المحرك البدائي.
تاريخ اكتشاف الآلة البخارية
يرجع تاريخ اكتشاف الآلة البخارية إلى القرن السابع عشر الميلادي كانت المناجم غامرة بالماء وذلك بسبب الأعماق الساحقة لتلك المناجم فتم استخدام المحرك البخاري بإزالة المياه من المناجم، فماذا عن أول من اخترع تلك الآلة ؟؛ هذا ما نوضحه من خلال السطور التالية:
- يعتبر مسؤول التعدين الاسباني جيرونيمو دي ايانز أول من بدأ في استخدام المحرك البخاري من اجل المناجم الممتلئة بالمياه وذلك في عام 1606.
- كما أنه سجل براءة اختراع للمحرك البخاري، فضلا عن استخدامه للمحرك في مناجم الفضة في جواد الكانال الإشبيلية، فقد حصل على براءة اختراع المحرك البخاري لاستخدامه في التعدين.
- سجل المهندس توماس سافيري في عام 1698 براءة اختراع للمحرك البخاري الذي استطاع وبشكل مؤثر سحب المياه من المناجم بالاعتماد على البخار.
- اتخذ سافيري في عام 1705 من أفكار العالم الفيزيائي دينيس بابين في اختراع أواني الضغط وقام بتحويلها إلى اختراع مفيد، وذلك باستخدام الغلايات البخارية.
- بالرغم من نجاح سافيري في اختراع المحرك البخاري إلا أنه وجد أن المحرك غير قادر على انتزاع الماء إلا من الأعماق القليلة.
- قام المخترع الإنجليزي توماس نيوكومن بتطوير المحرك البخاري الذي أعاد تصميمه من أجل سحب المياه من المناجم الأمر؛ مما أدى للاستغناء عن الضغط المتفاقم للبخار، ذلك الأمر الذي كان من عيوب المخترع سافيري، والتي أدت إلى الكثير من التدفقات المرفوضة.
- أطلق على محرك نيوكومن المحرك الجوي وذلك نسبة لضغط البخار الذي استخدمه والذي كان قريب من الضغط الجوي، فضلا عن كونه أول آلة ناجحة لاستخدام البخار في ضخ المياه.
- على الرغم من ذلك كان المحرك البخاري لنيوكومن يحتوي على العديد من العيوب أيضًا، حيث إنه كان يحتاج إلى انهمار المستمر للماء البارد وذلك لتبريد الأسطوانة البخارية التي كانت تعتبر الجزء المسئول لتحويل ضغط البخار إلى حركة.
- عام 1765 تم انتهاء العمل بمحرك نيوكومن، وبدأ الاسكتلندي جيمس وات في تعديل جزء صغير لمحرك نيوكومن، لندخل بذلك في مرحلة أخرى لتصنيع المحرك البخاري المكثف.
مخترع المحرك البخاري المكثف
- منذ طفولته كان جيمس وات شغوفا بتفكيك الآلات، وخلال دراسته الجامعية انصب اهتمامه على الآلات البخارية.
- أطلق عليه العديد من الألقاب مثل أبو الثورة الصناعية والمهندس الميكانيكي.
- كان جيمس وات حائر في الكمية الكبيرة للبخار التي يتم استهلاكها في محرك نيوكومن وأحاط بأن معالجة عدم الكفاءة تكمن في التخلص من التبريد.
- وضع جيمس وات مكثف منعزل ليسمح للأسطوانة بالحفاظ على درجة حرارة ثابتة.
- لم يستطيع جيمس وات من إنهاء محركه الجوي الأمر الذي يرجع لأسباب مالية.
- عام 1776 أسس جيمس وات مع المهندس ماثيو بولتون شركة، وبإعانة مالية من بولتون استطاع جيمس وات تطوير المحرك الدوار وذلك عن طريق إلحاق إليه حركة موازية تضخم قوة أسطوانة البخار.
- وكان المحرك البخاري لبولتون وجيمس وات من أول المحركات التي أتاحت الفرصة لتشغيل جهاز للتحكم في سرعة المحرك.
- قام ويليام مردوخ بتطوير المحرك المحسن، فيما قام بتحويل الحركة الترددية لحركة دورانية.
أجزاء المحرك البخاري
يعتمد عمل المحرك البخاري على آلة تقوم بحرق الفحم لإخراج الطاقة الحرارية الموجودة به، فضلا عن تشابهه مع غلي عملاق وضع فوق محرقة من الفحم، فتقوم النار بتسخين الماء في الغلي، ومن ثم تحويله إلى بخار، لكن عوضا عن أفراع البخار في الهواء.
فإن المحرك يقوم باستخدام البخار لتشغيل الآلهة، فيما يلي نستعرض أجزاء الأساسية المحرك البخاري:
- وعاء ممتلئ بالماء، بينما يتم تسخينه بالنار لتبديله إلى بخار.
- مكبس(piston)، وأسطوانة (cylinder)، ومن ثم يتم تحريك المكبس داخل الأسطوانة بفعل ضغط بخار الوافد من الوعاء
- يُعد بيت النار من أجزاء المحرك البخاري.
- آلة يتم تصفيدها بالمكبس، ويمكن أن تكون آلة مصنع، أو مضخة مياه.
- كما أن هناك المئات من الأجزاء داخل المحرك الواحد، لكن هذا الوصف مبسط للغاية.
إلى هنا عزيزي القارئ نكون قد أجبنا على سؤال من اخترع المحرك البخاري ؟، فكم كان لهذا الاختراع دور مهم في الثورة الصناعية، حيث تم استخدامه في السفن والسكك الحديدية، فضلا عن استخدامه للآلات في المصانع.
ولم يقف الاختراع عند هذا الحد، بل تم تطويره عن طريق الكثير من المخترعين إلى أن وصل إلى التوربينات البخارية والتي تعتبر مسئولة عن توليد 86% من إجمالي الطاقة الكهربائية بالعالم.