تاريخ المحركات البخارية

قبل اختراع المحرك الذي يعمل بالبنزين ، كان النقل الميكانيكي يغذيها البخار. في الواقع ، إن مفهوم المحرك البخاري يسبق المحركات الحديثة بألفي عام باعتباره عالم رياضيات ومهندس هيرون الإسكندرية ، الذي عاش في مصر الرومانية خلال القرن الأول ، كان أول من وصف نسخة بدائية أطلق عليها اسم عديم الصفات.

على طول الطريق ، ابتكر عدد من العلماء البارزين فكرة استخدام القوة الناتجة عن تسخين المياه لتشغيل آلة من نوع ما. لم يكن أحدهم سوى ليوناردو دافنشي الذي رسم تصميمات لمدفع يعمل بالبخار يسمى Architonnerre في وقت ما خلال القرن الخامس عشر. كما تم تفصيل التوربين البخاري الأساسي في أوراق كتبها الفلكي والفيلسوف والمهندس المصري تقي الدين عام 1551.

ومع ذلك ، فإن الأساس الحقيقي لتطوير محرك عملي لم يأت حتى منتصف القرن السابع عشر. خلال هذا القرن ، تمكن العديد من المخترعين من تطوير واختبار مضخات المياه وكذلك أنظمة المكبس التي من شأنها أن تمهد الطريق لمحرك البخار التجاري. من تلك النقطة ، أصبح المحرك البخاري التجاري ممكناً بفضل جهود ثلاث شخصيات مهمة.

كان توماس سافري مهندسًا ومخترعًا عسكريًا إنجليزيًا. في 1698 ، حصل على براءة اختراع

كان سافري يعمل على حل مشكلة ضخ المياه من مناجم الفحم عندما توصل إلى فكرة لمحرك يعمل بالبخار. تتكون آليته من وعاء مغلق مملوء بالماء حيث يتم إدخال البخار تحت الضغط. أدى ذلك إلى دفع المياه إلى أعلى وإلى خارج عمود المنجم. ثم تم استخدام رشاش الماء البارد لتكثيف البخار. خلق هذا فراغًا يمتص المزيد من الماء من عمود المنجم من خلال صمام سفلي.

عمل توماس سافري لاحقًا مع توماس نيوكومين على المحرك البخاري الجوي. من بين اختراعات سافري الأخرى كان عداد المسافات للسفن، جهاز يقيس المسافة المقطوعة.

توماس نيوكومين كان حدادًا إنجليزيًا اخترع المحرك البخاري الجوي. كان الاختراع تحسينًا على تصميم توماس سلافيري السابق.

استخدم محرك نيوكومين البخاري قوة الضغط الجوي للقيام بالعمل. تبدأ هذه العملية بضخ المحرك إلى الأسطوانة. ثم تم تكثيف البخار بالماء البارد ، مما خلق فراغًا داخل الأسطوانة. أدى الضغط الجوي الناتج إلى تشغيل مكبس ، مما خلق ضربات لأسفل. مع محرك Newcomen ، لم تكن شدة الضغط محدودة بضغط البخار ، وهو خروج عن براءة اختراع توماس سافري في عام 1698.

في عام 1712 ، قام توماس نيوكومين ، مع جون كالي ، ببناء محركهم الأول فوق عمود منجم مملوء بالماء واستخدمه لضخ المياه من المنجم. كان محرك Newcomen سلفًا لمحرك Watt وكان واحدًا من أكثر القطع التقنية إثارة للاهتمام التي تم تطويرها خلال القرن الثامن عشر.

ولد في غرينوك ، جيمس واط كان مخترعًا اسكتلنديًا ومهندسًا ميكانيكيًا اشتهر بالتحسينات التي أدخلها على المحرك البخاري. أثناء العمل في جامعة جلاسكو في عام 1765 ، تم تكليف وات بإصلاح محرك Newcomen الذي كان يعتبر غير فعال ولكنه أفضل محرك بخاري في عصره. بدأ ذلك المخترع بالعمل على العديد من التحسينات على تصميم Newcomen.

كان التحسين الأبرز هو براءة Watt 1769 لمكثف منفصل متصل بأسطوانة بواسطة صمام. على عكس محرك Newcomen ، كان تصميم Watt يحتوي على مكثف يمكن أن يكون باردًا بينما كانت الأسطوانة ساخنة. في نهاية المطاف ، سيصبح محرك وات هو التصميم المهيمن جميع المحركات البخارية الحديثة وساعد في إحداث الثورة الصناعية.

وحدة طاقة تسمى وات سميت باسم جيمس وات. رمز Watt هو W ، وهو يساوي 1/746 من حصان ، أو فولت واحد مضروبًا بمضخم واحد.