המצאת מנוע הקיטור

"ידיד הכורים"

בבריטניה של סוף המאה ה-17 כבר היה ענף המכרות באנגליה מפותח מאוד והועסקו בו כורים רבים. כאשר מכרה נכרה לראשונה תחילה מוצאים מתוכו אוצרות הטבע הקרובים לפני הקרקע. בשלב זה אין קושי רב לסלק מהמכרה הרדוד את המים המצטברים בתחתיתו במקרה של הצפה. הצפות רבות היו מנת חלקם של מכרות רבים בארץ גשומה זו. אך כאשר אוצרות הטבע הקרובים לפני הקרקע מדלדלים נחפר המכרה לעומק הולך וגדל. ככל שהמכרה הופך לעמוק יותר כך גם תהליך הוצאת המים ממנו במקרה של הצפה הופך לקשה יותר.

בעיית הצפת המכרות הטרידה מאוד את בעלי המכרות שבאנגליה ואנשי המדע נקראו לפתור בעיה זו. שיטות רבות נוסו ביניהן יהיה זה מעניין לציין את השיטה של מהנדס צבא אנגלי בשם תוֹמַאס סָאוֶורִי (Thomas Savery). סאוורי המציא מתקן לשאיבת מים מתוך המכרות ורשם עליו פטנט בשנת 1698. היה זה יותר מתקן מאשר מכונה של ממש, שכן היא לא כללה שום חלק נע כלל וכלל!

סאוורי הסתמך על העיקרון לפיו אדי קיטור לוהטים תופסים וממלאים נפח גדול יותר פי כמה מאשר בהיותם במצב צבירה של טיפות מים. לכן, אם נכלא בתוך כלי סגור אדי קיטור כך שימלאו את נפחו ללא דחיסות ואחר נצנן אותם חזרה לטיפות מים יתפסו טיפות המים רק חלק קטן מנפח הכלי. בכלי יווצר חלל שהוא ריק לגמרי. הריק שנוצר בתוך הכלי ישאף להתמלא מיד באם יהיה פתח כלשהו דרכו יתאפשר לחומר להיכנס פנימה ולמלא את הריק שבו.

המתקן של סאוורי כלל גליל קשיח חלול וסגור. לתוך הגליל הוכנסו אדי קיטור לוהטים והם מילאו את חלל הגליל. צינור קישר בין הגליל לבין מקור המים אותו יש לשאוב. את הגליל ציננו, למשל, בעזרת התזת מים עליו. כאשר הגליל קורר התקררו גם אדי הקיטור שבו והם התעבו למים. התעבות הקיטור למים גרמה להיווצרות ריק בו. היווצרות הריק בגליל פוצתה מיד על-ידי עליית מפלס המים שבו. כלומר, מים מבחוץ נשאבו פנימה מעלה בתוך הגליל כדי למלא את הריק שנוצר. כך תכנן סאוורי לממש מתקן לשאיבת מים.


מבנה כללי
1. הכנסת אדי קיטור למיכל אטום
2. קירור המיכל על-ידי התזת מים עליו
3. אדי הקיטור מתעבים ונוצר וואקום
4. הוואקום מתמלא ממים הנשאבים מעלה
5. כניסת אדי קיטור חדשים ודחיקת המים שעלו החוצה

מתקן שאיבת המים של סאוורי

סאוורי פרסם את המכונה בשנת 1702 תחת כתב-יד בשם "ידיד הכורים או מנוע להעלאת מים בעזרת אש" (The Miners Friend or an Engine to raise Water by Fire). לקרוא להמצאה זו בשם מנוע היה קצת מוגזם מצד סאוורי, שכן המתקן שהוא הגה לא כלל שום חלק נע.

למרות שנדרשה כמות גדולה של פחם כדי להפעילו, עדיין המתקן היה ישים. אך המתקן לא היה יעיל (בלשון המעטה) ובהחלט לא נכנס לשימוש במכרות אשר אליהן הוא יועד מלכתחילה. המתקן פשוט לא יכול היה לדחוף מים מעלה לגובה רב, כפי שנדרש במכרות המוצפים. המתקן הצליח להעלות מים רק עד לגובה מרבי של כשמונה מטרים בערך. לשימוש אחר במקומות אחרים, מלבד מכרות פחם, לא היה המתקן ראוי לשימוש, שכן הוא צרך כמות גדולה מאוד של פחם. היכן בכל-זאת השתמשו במתקן של סאוורי? בגני העשירים, בהם יעילות כלכלית לא היתה שיקול. בגנים הללו היא הוכנסה לשימוש לשם הפעלת מזרקות נוי ראוותניות.

סארווי לא הצליח לפתח מכונה מעשית, יעילה ושימושית שתחולל מהפיכה של ממש. יחד עם זאת, הוא כן הצליח להראות שניתן לנצל את העיקרון הפיסיקלי של התפשטות המים בהופכם לאדי הקיטור ואת התכווצותם חזרה במרחב כאשר הם מתעבים חזרה לטיפות מים.

הצלחתם של פפין ושל סארווי לנצל את כוח הקיטור לביצוע עבודה אשר אחרת ידרש כוח פיזי לביצועה השרתה רבים אחרים לנסות את מזלם. נראה כי מעתה והלאה זהו רק עניין של זמן עד אשר ימצא האדם המתאים אשר ירים את הכפפה וימציא מכונה לניצול כוח הקיטור באופן יעיל.

לפרק הקודם | לפרק הבא


[ מנוע לריכוך עצמות | ידיד הכורים | מנוע אטמוספרי | יחידת המעבה |
שכלול מנוע קיטור | ווסת צנטריפוגלי | כוח-סוס | סיכום ]





[ עמוד ראשי - המצאות | מתמטיקה קדומה | מספרים אי-רציונליים | משפט פיתגורס | גיאומטריה אוקלידית | אלגברה | התפתחות הסְפַרוֹת | משוואות קוביות וקווארדיות | מספרים מורכבים | לוגריתם | חשבון דיפרנציאלי ואינטגראלי | עיקרון הציפה | זכוכית מגדלת | משקפיים | מיקרוסקופ | טלסקופ | חוק סְנֵל | חוק בויל | חוקי התנועה | עיקרון ברנולי | שלושת חוקי התרמודינמיקה | טבלה מחזורית | מדידת מהירות האור | כוח לורנץ | קרינת רנטגן | טרנספורמצית לורנץ | תורת היחסות הפרטית | גילוי האטום | תורת היחסות הכללית | חשמל | חוק קולון | חוק אוהם | חוקי קירכהוף | נורת להט | מנוע קיטור | מנפה כותנה | מצלמה | מקרר | מזגן | מחשב | מכבש דפוס | כתב ברייל | טלגרף | טלפון | רדיו | טלוויזיה | כדור פורח | מצנח | רכבת | אופניים | מכונית | אווירון מדחף | מטוס סילון | אבק שריפה | תותח | רובה מוסקט | מרגמה | אקדח | מוקש | מקלע | רובה-מטען | הוביצר | תת-מקלע | רימון-יד | טנק | רובה-סער | פצצת אטום | תורת האבולוציה | פסטור | תיאוריית התורשה | פניצילין ]