تاريخ المحرك البخاري

📅 آخر تحديث: ١ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ١ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 12 صور
الموسوعة الحرة
مضخة سافري البخارية لعام 1698 - أول جهاز يعمل بالبخار يحقق نجاحًا تجاريًا، بناه المخترع الإنجليزي توماس سافري

كان أول محرك بخاري بدائي مسجل هو محرك "إيوليبيل" ، الذي ذكره فيتروفيوس بين عامي 30 و15 قبل الميلاد، ووصفه هيرون الإسكندري في مصر الرومانية في القرن الأول الميلادي . [ 1 ] [ 2 ] لاحقًا، جُرِّبت أو اقتُرحت عدة أجهزة تعمل بالبخار، مثل رافعة البخار التي ابتكرها تقي الدين ، وتوربين بخاري في مصر العثمانية في القرن السادس عشر ، ونموذج دينيس بابين العملي لهضم البخار عام 1679، ومضخة البخار التي ابتكرها توماس سافري عام 1698. في عام 1712، أصبح محرك توماس نيوكومن الجوي أول محرك ناجح تجاريًا يستخدم مبدأ المكبس والأسطوانة المترددة، وهو النوع الأساسي لمحركات البخار المستخدمة حتى أوائل القرن العشرين. استُخدم محرك البخار لضخ المياه من مناجم الفحم. أدت التحسينات الكبيرة التي أدخلها جيمس وات (1736-1819) إلى زيادة كفاءتها بشكل كبير، وفي عام 1781 قام بتكييف محرك بخاري لتشغيل آلات المصنع، مما وفر مصدراً موثوقاً للطاقة الصناعية. [ 3 ]

خلال الثورة الصناعية ، بدأت محركات البخار تحل محل الطاقة المائية وطاقة الرياح، لتصبح المصدر الرئيسي للطاقة في أواخر القرن التاسع عشر، واستمرت كذلك حتى العقود الأولى من القرن العشرين، حين تفوقت التوربينات البخارية الأكثر كفاءة ومحركات الاحتراق الداخلي بسرعة على محركات البخار المكبسية. وأصبحت التوربينات البخارية الطريقة الأكثر شيوعًا لتشغيل مولدات الطاقة الكهربائية. [ 4 ] وتُجرى حاليًا دراسات حول جدوى إحياء محرك البخار الترددي كأساس للموجة الجديدة من تكنولوجيا البخار المتقدمة .

مقدمات

الاستخدامات المبكرة للطاقة البخارية

أيوليبيل .

كان أرخيتاس أول من استخدم البخار كوسيلة لتحويل الحرارة إلى حركة ، حيث قام بتحريك طائر خشبي على أسلاك باستخدام البخار كوقود دافع حوالي عام 400 قبل الميلاد. [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] أما أقدم محرك بخاري بدائي معروف وتوربين بخاري تفاعلي ، وهو الإيوليبيل ، فقد وصفه عالم الرياضيات والمهندس هيرون الإسكندري في القرن الأول الميلادي في مصر الرومانية ، كما هو مسجل في مخطوطته Spiritalia seu Pneumatica . [ 9 ] [ 10 ] من غير المؤكد ما إذا كان هيرون هو مخترع أي من الأجهزة الموصوفة في عمله. من المرجح أن الأجهزة الموصوفة هي في الأساس أجهزة كانت معروفة منذ زمن طويل، أو أنها من اختراع كتيسيبيوس، المخترع الذي اشتهر بعدد وابتكار الآلات الهيدروليكية والهوائية التي صممها. [ 11 ]

يتكون الجهاز من كرة معلقة بين محورين، يدخل البخار من المرجل الموجود أسفلها عبر أحدهما. وتتسبب الأذرع المجوفة المنحنية في خروج البخار في اتجاهات تُحدث حركة دورانية للكرة، تمامًا كما يحدث دوران عجلات الماء التفاعلية بفعل الماء المتدفق. [ 12 ] وقد ذكر فيتروفيوس الجهاز نفسه في كتابه "دي أركيتكتورا" قبل حوالي مئة عام. وكان البخار المنبعث بشكل مماس من الفوهات يُسبب دوران كرة محورية. وهذا يُشير إلى أن تحويل ضغط البخار إلى حركة ميكانيكية كان معروفًا في مصر الرومانية في القرن الأول الميلادي، إلا أن كفاءته الحرارية كانت منخفضة. كما ابتكر هيرون آلة تستخدم الهواء المُسخن في نار المذبح لإزاحة كمية من الماء من وعاء مغلق. وكان وزن الماء يُستخدم لسحب حبل مخفي لتشغيل أبواب المعبد. [ 10 ] [ 13 ] وفقًا لويليام من مالمسبري ، في عام 1125، كانت ريمس موطنًا لكنيسة بها آلة أورغن تعمل بالهواء المتسرب من ضغط "الماء الساخن"، والتي يبدو أن البروفيسور جيربرتوس صممها وبناها. [ 10 ] [ 14 ]

من بين أوراق ليوناردو دافنشي التي يعود تاريخها إلى أواخر القرن الخامس عشر تصميم لمدفع يعمل بالبخار يسمى أركيتونير ، والذي يعمل عن طريق التدفق المفاجئ للماء الساخن إلى مدفع مغلق ومحمر. [ 15 ]

وصف تقي الدين ، الفيلسوف وعالم الفلك والمهندس الذي عاش في مصر العثمانية في القرن السادس عشر ، توربينًا بخاريًا بدائيًا يعمل بالصدمات عام 1551 ، حيث وصف طريقة لتدوير سيخ الشواء بواسطة تيار من البخار يدور على ريش دوارة حول محيط عجلة. ووصف جون ويلكنز جهازًا مشابهًا لتدوير سيخ الشواء عام 1648. [ 16 ] كانت هذه الأجهزة تُسمى آنذاك "مطاحن"، ولكنها تُعرف الآن باسم "رافعات البخار " . كما عرض المهندس الإيطالي جيوفاني برانكا عام 1629 توربينًا بخاريًا بدائيًا آخر لتدوير جهاز ميزان أسطواني يرفع ويسقط بالتناوب زوجًا من المدقات العاملة في هاون. [ 17 ] إلا أن تدفق البخار في هذه التوربينات البخارية المبكرة لم يكن مركزًا، بل كانت معظم طاقته تتبدد في جميع الاتجاهات. كان هذا سيؤدي إلى هدر كبير للطاقة، ولذلك لم يتم النظر بجدية في استخدامها الصناعي.

في عام 1605، كتب عالم الرياضيات الفرنسي ديفيد ريفو دي فلورانس في أطروحته عن المدفعية عن اكتشافه أن الماء، إذا تم حصره في قذيفة قنبلة وتسخينه، فإنه سينفجر القذائف. [ 18 ]

في عام 1606، قام الإسباني جيرونيمو دي أيانز إي بومونت بعرض مضخة مياه تعمل بالبخار وحصل على براءة اختراع لها. وقد استُخدمت المضخة بنجاح لتجفيف مناجم غوادالكانال المغمورة بالمياه في إسبانيا . [ 19 ]

في عام 1679، اخترع الفيزيائي الفرنسي دينيس بابان جهاز الهضم بالبخار (طنجرة الضغط) الذي كان يستخدم لاستخراج الدهون من العظام في بيئة ذات ضغط عالٍ، ثم يتم أيضًا إنتاج مسحوق العظام .

تطوير محرك البخار التجاري

"الاكتشافات التي جمعتها توماس نيوكومن في عام 1712، والتي أدت إلى اختراع المحرك البخاري هي:" [ 20 ]

  • مفهوم الفراغ (أي انخفاض الضغط عن الضغط المحيط)
  • مفهوم الضغط
  • تقنيات إنشاء فراغ
  • وسيلة لتوليد البخار
  • المكبس والأسطوانة

في أواخر القرن الخامس عشر، كتب العالم الإيطالي الموسوعي، المهندس، الرسام، والمعماري ليوناردو دافنشي، أوراقًا وصف فيها مدفع "أركيتونير " ، وهو مدفع يعمل بالبخار ويستخدم بيئات الضغط العالي لإطلاق قذائف كبيرة وثقيلة بقوة هائلة. يشبه تصميم دافنشي المدفع الأصلي، حيث يتكون من أنبوب أسطواني طويل في أحد طرفيه يُستخدم لتوجيه القذيفة بدقة، وفي الطرف الآخر حجرة كبيرة تُستخدم لتسخين الماء وتحويله إلى بخار. وعندما يكون المدفع جاهزًا للإطلاق، يُغلق غطاء صغير بإحكام على فتحة في أعلى المدفع، مما يؤدي إلى تراكم سريع للبخار وخلق بيئة ضغط عالية جدًا تدفع القذيفة بقوة هائلة نحو الهدف. صُمم مدفع "أركيتونير" لإطلاق قذيفة تزن تالنتًا رومانيًا واحدًا . وقد استُخدمت العديد من المبادئ التي وظفها دافنشي في تصميم "أركيتونير" لاحقًا في تطوير المحرك البخاري.

في عام 1643، أجرى إيفانجليستا توريتشيلي تجارب على مضخات المياه ذات الرفع بالشفط لاختبار حدودها، والتي بلغت حوالي 32 قدمًا. (يبلغ الضغط الجوي 32.9 قدمًا أو 10.03 مترًا. ويقلل ضغط بخار الماء من ارتفاع الرفع النظري). وقد ابتكر تجربة باستخدام أنبوب مملوء بالزئبق ومقلوب في وعاء من الزئبق ( مقياس الضغط الجوي )، ولاحظ وجود فراغ فوق عمود الزئبق، والذي افترض أنه لا يحتوي على شيء، أي فراغ. [ 21 ]

بتأثير من توريتشيلي، اخترع أوتو فون غيريك مضخة تفريغ الهواء بتعديل مضخة هواء تُستخدم لضغط بندقية هوائية . أجرى غيريك عرضًا توضيحيًا عام 1654 في ماغديبورغ، ألمانيا، حيث كان يشغل منصب العمدة. تم تركيب نصفي كرة نحاسية معًا، ثم تم ضخ الهواء للخارج. لم تتمكن الأثقال المربوطة بنصفي الكرة من فصلهما حتى تم فتح صمام الهواء. أُعيدت التجربة عام 1656 باستخدام فريقين من ثمانية خيول لكل منهما، ولم يتمكن أي منهما من فصل نصفي كرة ماغديبورغ . [ 21 ]

كان غاسبار شوت أول من وصف تجربة نصف الكرة الأرضية في كتابه "ميكانيكا الهيدروليكو-بنوماتيكا " (1657). [ 21 ]

بعد قراءة كتاب شوت، قام روبرت بويل ببناء مضخة تفريغ محسنة وأجرى تجارب ذات صلة. [ 21 ]

المخترع الفرنسي دينيس بابان ، المعروف باختراعه الرائد لجهاز الهضم البخاري ، وهو الجهاز الذي سبق المحرك البخاري.

بدأ دينيس بابين يهتم باستخدام الفراغ لتوليد الطاقة المحركة أثناء عمله مع كريستيان هويغنز وغوتفريد لايبنتز في باريس عام 1663. عمل بابين لدى روبرت بويل من عام 1676 إلى عام 1679، ونشر تقريرًا عن عمله في كتاب " استكمال التجارب الجديدة " (1680)، وقدم عرضًا تقديميًا للجمعية الملكية عام 1689. ابتداءً من عام 1690، بدأ بابين تجاربه على المكبس لتوليد الطاقة بالبخار، وبنى نماذج لمحركات بخارية. كما أجرى تجارب على محركات البخار الجوية ومحركات البخار المضغوطة، ونشر نتائجها عام 1707. [ 21 ]

في عام 1663، نشر إدوارد سومرست، الماركيز الثاني لوورسيستر، كتابًا يضم 100 اختراع، وصف فيه طريقة لرفع المياه بين الطوابق باستخدام مبدأ مشابه لمبدأ آلة تحضير القهوة . وكان نظامه الأول من نوعه الذي يفصل المرجل (ماسورة مدفع مُسخّنة) عن آلية الضخ. حيث يُضخ الماء إلى ماسورة مُدعّمة من خزان، ثم يُفتح صمام لإدخال البخار من مرجل منفصل. ويتراكم الضغط فوق سطح الماء، دافعًا إياه إلى أعلى أنبوب. [ 22 ] قام سومرست بتركيب جهازه الذي يعمل بالبخار على جدار البرج الكبير في قلعة راجلان لتزويد البرج بالماء. ولا تزال الأخاديد الموجودة في الجدار، حيث تم تركيب المحرك، ظاهرة حتى القرن التاسع عشر. ومع ذلك، لم يكن أحد مستعدًا للمخاطرة بأمواله من أجل مثل هذه الفكرة الثورية، وبدون ممولين، بقيت الآلة غير مُطوّرة. [ 21 ] [ 23 ]

ترك صموئيل مورلاند ، عالم الرياضيات والمخترع الذي عمل على المضخات، ملاحظات في مكتب فوكسهول للمعدات الثقيلة حول تصميم مضخة بخارية قرأها توماس سافري . في عام 1698، بنى سافري مضخة بخارية أطلق عليها اسم "صديق عامل المنجم". استخدمت هذه المضخة كلاً من الفراغ والضغط. وقد استُخدمت هذه المضخات لسنوات عديدة في تطبيقات الطاقة المنخفضة. [ 21 ]

كان توماس نيوكومن تاجرًا متخصصًا في منتجات الحديد الزهر. استند محرك نيوكومن إلى تصميم المكبس والأسطوانة الذي اقترحه بابين. في محرك نيوكومن، كان البخار يتكثف بواسطة الماء المرشوش داخل الأسطوانة، مما يُولّد ضغطًا جويًا يُحرّك المكبس. تم تركيب أول محرك لنيوكومن لضخ المياه في منجم عام 1712 في قلعة دادلي بمقاطعة ستافوردشاير. [ 21 ]

الأسطوانات

تصميم دينيس بابين لمحرك المكبس والأسطوانة، 1680.

كان دينيس بابان (22 أغسطس 1647 - حوالي 1712 ) فيزيائيًا ورياضيًا ومخترعًا فرنسيًا، اشتهر باختراعه الرائد لجهاز الهضم البخاري ، وهو سلف قدر الضغط. في منتصف سبعينيات القرن السابع عشر، تعاون بابان مع الفيزيائي الهولندي كريستيان هويغنز على محرك يسحب الهواء من أسطوانة عن طريق تفجير البارود داخلها. ولما أدرك عدم اكتمال الفراغ الناتج عن هذه الطريقة، وبعد انتقاله إلى إنجلترا عام 1680، ابتكر بابان نسخة من الأسطوانة نفسها تُحقق فراغًا أكثر اكتمالًا عن طريق غلي الماء ثم السماح للبخار بالتكثف؛ وبهذه الطريقة تمكن من رفع الأثقال عن طريق ربط طرف المكبس بحبل يمر فوق بكرة. وقد نجح النظام كنموذج تجريبي، ولكن لتكرار العملية، كان لا بد من تفكيك الجهاز بالكامل وإعادة تجميعه. أدرك بابان سريعًا أنه لإنشاء دورة أوتوماتيكية، يجب توليد البخار بشكل منفصل في غلاية؛ إلا أنه لم يتابع المشروع. كما صمم بابان قاربًا بمجاديف يعمل بمحرك نفاث يدور على عجلة طاحونة، مستوحيًا تصميمه من أفكار تقي الدين وسافري، ويُنسب إليه أيضًا ابتكار عدد من الأجهزة المهمة، مثل صمام الأمان . لعبت سنوات بحث بابان في مشاكل تسخير البخار دورًا محوريًا في تطوير أولى المحركات الصناعية الناجحة التي ظهرت بعد وفاته بفترة وجيزة.

مضخة بخارية سافري

كان أول محرك بخاري يُستخدم صناعيًا هو "محرك الإطفاء" أو "صديق عامل المنجم"، الذي صممه المخترع الإنجليزي توماس سافري عام 1698. كان هذا المحرك مضخة بخارية بدون مكبس، مشابهة لتلك التي طورها ووستر. قدم سافري إسهامين رئيسيين حسّنا بشكل كبير من جدوى التصميم. أولًا، للسماح بوضع مصدر المياه أسفل المحرك، استخدم البخار المكثف لإنتاج فراغ جزئي في خزان الضخ (الأسطوانة في مثال ووستر)، واستخدم هذا الفراغ لسحب الماء إلى الأعلى. ثانيًا، لتبريد البخار بسرعة لإنتاج الفراغ، قام بتمرير الماء البارد فوق الخزان.

تطلّب التشغيل عدة صمامات؛ ففي بداية الدورة، عندما يكون الخزان فارغًا، يُفتح صمامٌ لإدخال البخار. ثم يُغلق هذا الصمام لإحكام إغلاق الخزان، ويُفتح صمام ماء التبريد لتكثيف البخار وخلق فراغ جزئي. بعد ذلك، يُفتح صمام التزويد، ساحبًا الماء إلى أعلى الخزان؛ وكان بإمكان المحرك النموذجي سحب الماء حتى ارتفاع 20 قدمًا. [ 24 ] ثم يُغلق هذا الصمام، ويُعاد فتح صمام البخار، مُولِّدًا ضغطًا فوق الماء ودافعًا إياه إلى أعلى، كما في تصميم وورسيستر. تُضاعف هذه الدورة تقريبًا المسافة التي يُمكن ضخ الماء إليها عند أي ضغط مُحدد للبخار، وقد رفعت النماذج الإنتاجية الماء إلى حوالي 40 قدمًا. [ 24 ]

حلّ محرك سافري مشكلةً لم تكن قد أصبحت خطيرةً إلا مؤخرًا، ألا وهي رفع المياه من مناجم جنوب إنجلترا كلما ازدادت أعماقها. كان محرك سافري أقل كفاءةً من محرك نيوكومن، ولكن تم تعويض ذلك بانخفاض كفاءة المضخة المنفصلة المستخدمة في محرك نيوكومن، مما أعطى المحركين كفاءةً متقاربةً تبلغ 6 ملايين قدم-رطل لكل بوشل من الفحم (أقل من 1%). [ 25 ] كما لم يكن محرك سافري آمنًا تمامًا، إذ تطلّب جزءٌ من دورته بخارًا مضغوطًا يُزوّده غلاية، ونظرًا لتكنولوجيا تلك الفترة، لم يكن من الممكن تصنيع وعاء الضغط بقوة كافية، فكان عرضةً للانفجار. [ 26 ] لم يزوّد سافري غلاياته بصمامات أمان، على الرغم من أن بابين قد فعل ذلك سابقًا؛ وفي المناجم العميقة، اضطر إلى استخدام ضغوط أعلى مما تتحمله غلاياته البدائية الصنع. [ 27 ] ربما يمثل انفجار إحدى مضخاته في برود ووترز (بالقرب من ويدنزبري )، حوالي عام 1705، نهاية محاولات استغلال اختراعه. [ 28 ]

كان محرك سافري أقل تكلفة من محرك نيوكومن، وكان يُصنع بأحجام أصغر. [ 29 ] استمر بعض المصنّعين في إنتاج نسخ محسّنة من محرك سافري حتى أواخر القرن الثامن عشر. [ 25 ] قدّم بينتو دي مورا برتغال ، زميل الجمعية الملكية ، تحسينًا بارعًا على تصميم محرك سافري "ليصبح قادرًا على العمل ذاتيًا"، كما وصفه جون سميتون في المعاملات الفلسفية المنشورة عام 1751. [ 30 ]

محركات التكثيف الجوي

محرك نيوكومن "الجوي"

نقش لمحرك نيوكومن. يبدو أن هذا النقش منسوخ من رسم في كتاب ديساغولير لعام 1744: "مسار في الفلسفة التجريبية"، والذي يُعتقد أنه نسخة معكوسة من نقش هنري بيتون المؤرخ عام 1717، والذي قد يمثل على الأرجح محرك نيوكومن الثاني الذي تم بناؤه حوالي عام 1714 في منجم غريف للفحم، وارويكشاير. [ 31 ]

يمكن القول إن توماس نيومان، بـ" محركه الجوي " عام 1712، قد جمع معظم العناصر الأساسية التي وضعها بابان لتطوير أول محرك بخاري عملي قابل للتسويق. اتخذ هذا المحرك شكل محرك ذي عارضة ترددية مثبتة على مستوى السطح، تُشغّل سلسلة من المضخات عند أحد طرفي العارضة. تتكون آلية المحرك من عدة أجزاء أساسية مُدمجة في سلسلة قادرة على نقل القوة المُطبقة عند أحد طرفي العارضة، وتوصيلها إلى المقاومة المراد التغلب عليها عند الطرف الآخر. [ 27 ]

[57] كان المحرك، المتصل بسلاسل من الطرف الآخر للعتبة، يعمل وفقًا لمبدأ الضغط الجوي أو مبدأ الفراغ. [ 32 ]

استخدم تصميم نيوكومن بعض عناصر التصاميم السابقة. فكما في تصميم سافري، استخدم محرك نيوكومن البخار المبرد بالماء لخلق فراغ. ولكن على عكس مضخة سافري، استخدم نيوكومن الفراغ لسحب مكبس بدلاً من سحب الماء مباشرةً. كان الطرف العلوي للأسطوانة مفتوحًا للضغط الجوي، وعندما يتشكل الفراغ، يدفع الضغط الجوي فوق المكبس إلى أسفل داخل الأسطوانة. وكان المكبس يُشحّم ويُغلق بتدفق خفيف من الماء من نفس الخزان الذي يزوده بماء التبريد. علاوة على ذلك، ولتحسين تأثير التبريد، قام برش الماء مباشرةً داخل الأسطوانة.

رسوم متحركة لمحرك نيوكومن الجوي أثناء التشغيل
رسوم متحركة لمحرك نيوكومن الجوي أثناء التشغيل

كان المكبس متصلاً بسلسلة إلى عارضة محورية كبيرة. عندما يسحب المكبس العارضة، يرتفع الطرف الآخر منها. ويتصل هذا الطرف بقضيب يسحب سلسلة من مقابض المضخات التقليدية في المنجم. عند انتهاء شوط القدرة هذا، يُعاد فتح صمام البخار، ويسحب وزن قضبان المضخات العارضة إلى أسفل، رافعًا المكبس وجاذبًا البخار إلى الأسطوانة مرة أخرى.

بفضل استخدام المكبس والذراع، تمكّن محرك نيوكومن من تشغيل المضخات على مستويات مختلفة في جميع أنحاء المنجم، بالإضافة إلى الاستغناء عن الحاجة إلى أي بخار عالي الضغط. وتم عزل النظام بأكمله في مبنى واحد على السطح. وعلى الرغم من انخفاض كفاءته واستهلاكه الكبير للفحم (مقارنةً بالمحركات اللاحقة)، إلا أن هذه المحركات رفعت كميات أكبر بكثير من المياه ومن أعماق أكبر مما كان ممكنًا سابقًا. [ 26 ] وبحلول عام 1735، تم تركيب أكثر من 100 محرك نيوكومن في أنحاء إنجلترا، ويُقدّر أن ما يصل إلى 2000 محرك كان قيد التشغيل بحلول عام 1800 (بما في ذلك إصدارات وات).

أدخل جون سميتون تحسينات عديدة على محرك نيوكومن، ولا سيما على موانع التسرب، وبفضل هذا التحسين تمكن من مضاعفة كفاءته ثلاث مرات تقريبًا. كما فضّل استخدام العجلات بدلًا من العوارض لنقل الطاقة من الأسطوانة، مما جعل محركاته أكثر إحكامًا. كان سميتون أول من وضع نظرية دقيقة لتصميم وتشغيل محركات البخار. بدأ عمله من الدور المقصود لحساب مقدار الطاقة اللازمة للمهمة، وحجم وسرعة الأسطوانة التي ستوفرها، وحجم المرجل اللازم لتغذيتها، وكمية الوقود التي ستستهلكها. وقد طُوّرت هذه الحسابات تجريبيًا بعد دراسة عشرات محركات نيوكومن في كورنوال ونيوكاسل، وبناء محرك تجريبي خاص به في منزله في أوستورب عام 1770. وبحلول الوقت الذي طُرح فيه محرك وات بعد بضع سنوات فقط، كان سميتون قد بنى عشرات المحركات الأكبر حجمًا تدريجيًا لتصل  قدرتها إلى 100 حصان. [ 33 ]

مكثف وات المنفصل

محرك ضخ إيرلي وات.

أثناء عمله في جامعة غلاسكو كصانع ومصلح أدوات عام 1759، تعرّف جيمس وات على قوة البخار على يد البروفيسور جون روبيسون . أُعجب وات بالموضوع، فقرأ كل ما استطاع عنه، وطوّر بشكل مستقل مفهوم الحرارة الكامنة ، الذي لم يُنشر إلا مؤخرًا على يد جوزيف بلاك في الجامعة نفسها. عندما علم وات أن الجامعة تمتلك نموذجًا صغيرًا عاملًا لمحرك نيوكومن، أصرّ على استعادته من لندن حيث كان يُصلح دون جدوى. أصلح وات الآلة، لكنه وجدها بالكاد تعمل حتى بعد إصلاحها بالكامل.

بعد دراسة التصميم، خلص وات إلى أن 80% من البخار المستخدم في المحرك كان يُهدر. فبدلاً من أن يُستخدم لتوليد القوة الدافعة، كان يُستخدم لتسخين الأسطوانة. في تصميم نيوكومن، كانت كل شوط قدرة يبدأ برشّة من الماء البارد، مما لا يُكثّف البخار فحسب، بل يُبرّد جدران الأسطوانة أيضاً. وكان لا بد من تعويض هذه الحرارة قبل أن تستقبل الأسطوانة البخار مرة أخرى. في محرك نيوكومن، كانت الحرارة تُستمد من البخار فقط، لذا عند إعادة فتح صمام البخار، يتكثف جزء كبير منه على الجدران الباردة فور دخوله إلى الأسطوانة. ويستغرق الأمر وقتاً طويلاً وكمية كبيرة من البخار قبل أن تسخن الأسطوانة مجدداً ويبدأ البخار في ملئها.

حلّ وات مشكلة رذاذ الماء بنقل الماء البارد إلى أسطوانة منفصلة، ​​موضوعة بجانب أسطوانة الطاقة. بمجرد اكتمال شوط السحب، يُفتح صمام بين الأسطوانتين، فيتكثف أي بخار يدخل الأسطوانة داخل هذه الأسطوانة الباردة. يُولّد هذا فراغًا يسحب المزيد من البخار إلى داخل الأسطوانة، وهكذا حتى يتكثف معظمه. ثم يُغلق الصمام، ويستمر تشغيل الأسطوانة الرئيسية كما هو الحال في محرك نيوكومن التقليدي. ولأن أسطوانة الطاقة تبقى عند درجة حرارة التشغيل طوال الوقت، يكون النظام جاهزًا لشوط آخر بمجرد سحب المكبس إلى الأعلى. وللحفاظ على درجة الحرارة، يوجد غلاف حول الأسطوانة يُدخل البخار من خلاله. أنتج وات نموذجًا عمليًا في عام 1765.

صورة جيمس وات

إيماناً منه بأن هذا تقدم كبير، دخل وات في شراكات لتوفير رأس المال الاستثماري أثناء عمله على التصميم. ولم يكتفِ وات بهذا التحسين، بل عمل بلا كلل على سلسلة من التحسينات الأخرى التي شملت كل جزء من أجزاء المحرك تقريباً. وقد حسّن وات النظام بإضافة مضخة تفريغ صغيرة لسحب البخار من الأسطوانة إلى المكثف، مما أدى إلى تحسين أوقات الدورة. وكان التغيير الأكثر جذرية عن تصميم نيوكومن هو إغلاق الجزء العلوي من الأسطوانة وإدخال بخار منخفض الضغط فوق المكبس. وبذلك، لم تعد الطاقة ناتجة عن الفرق بين الضغط الجوي والتفريغ، بل عن ضغط البخار والتفريغ، وهي قيمة أعلى قليلاً. وفي شوط العودة الصاعد، كان البخار الموجود في الأعلى يُنقل عبر أنبوب إلى الجانب السفلي من المكبس ليكون جاهزاً للتكثيف في شوط الهبوط. وكان إحكام إغلاق المكبس في محرك نيوكومن يتم عن طريق الحفاظ على كمية صغيرة من الماء على جانبه العلوي. لم يعد هذا ممكناً في محرك وات بسبب وجود البخار. بذل وات جهودًا كبيرة لإيجاد مانع تسرب فعال، ونجح في النهاية باستخدام خليط من الشحم والزيت. كما مر قضيب المكبس عبر حلقة مانعة للتسرب على غطاء الأسطوانة العلوي، والتي تم إحكام إغلاقها بطريقة مماثلة. [ 34 ]

كانت مشكلة إحكام إغلاق المكبس ناتجة عن عدم وجود طريقة لإنتاج أسطوانة مستديرة بشكل كافٍ. حاول وات حفر أسطوانات من الحديد الزهر، لكنها كانت غير مستديرة تمامًا. اضطر وات إلى استخدام أسطوانة من الحديد المطروق. [ 35 ] الاقتباس التالي مأخوذ من رو (1916):

"عندما رأى [جون] سميتون المحرك لأول مرة، أبلغ جمعية المهندسين أنه "لا توجد أدوات ولا عمال يمكنهم تصنيع مثل هذه الآلة المعقدة بدقة كافية" [ 35 ].

في عام ١٧٧٤، رأى وات أخيرًا أن التصميم جيد بما يكفي لطرحه في الأسواق، فأُطلق محرك وات . ولأن أجزاءً من التصميم كان من الممكن تركيبها بسهولة على محركات نيوكومن الموجودة، لم تكن هناك حاجة لبناء محرك جديد كليًا في المناجم. بدلًا من ذلك، قام وات وشريكه التجاري ماثيو بولتون بترخيص التحسينات لمشغلي المحركات، مقابل نسبة من الأموال التي سيوفرونها من انخفاض تكاليف الوقود. حقق التصميم نجاحًا باهرًا، وتأسست شركة بولتون ووات لترخيص التصميم ومساعدة الشركات المصنعة الجديدة على بناء المحركات. لاحقًا، افتتح الاثنان مصنع سوهو لإنتاج محركاتهما الخاصة.

في عام 1774، اخترع جون ويلكنسون آلة حفر ذات عمود يحمل أداة الحفر مدعوم من كلا الطرفين، ويمتد عبر الأسطوانة، على عكس آلات الحفر الكابولية المستخدمة آنذاك. وبفضل هذه الآلة، تمكن من حفر أسطوانة أول محرك تجاري من تصميم بولتون ووات بنجاح في عام 1776. [ 35 ]

لم يتوقف وات عن تطوير تصاميمه. وقد أدى ذلك إلى تحسين سرعة دورة التشغيل، وإدخال منظمات السرعة، والصمامات الأوتوماتيكية، والمكابس مزدوجة الفعل، ومجموعة متنوعة من مآخذ الطاقة الدوارة ، والعديد من التحسينات الأخرى. وقد مكّنت تقنية وات من الاستخدام التجاري الواسع النطاق لمحركات البخار الثابتة. [ 36 ]

أنتج همفري غينزبورو نموذجًا لمحرك بخاري مكثف في ستينيات القرن الثامن عشر، وعرضه على ريتشارد لوفيل إيدجوورث ، أحد أعضاء الجمعية القمرية . اعتقد غينزبورو أن وات قد استعان بأفكاره في الاختراع؛ [ 37 ] إلا أن جيمس وات لم يكن عضوًا في الجمعية القمرية في تلك الفترة، ورواياته العديدة التي تشرح تسلسل العمليات الفكرية التي أدت إلى التصميم النهائي من شأنها أن تُفنّد هذه الرواية.

كانت القدرة لا تزال محدودة بسبب انخفاض الضغط، وإزاحة الأسطوانة، ومعدلات الاحتراق والتبخر، وسعة المكثف. وكانت الكفاءة النظرية القصوى محدودة بسبب فرق درجة الحرارة المنخفض نسبيًا على جانبي المكبس؛ وهذا يعني أنه لكي يوفر محرك وات كمية قابلة للاستخدام من الطاقة، كان لا بد أن تكون محركات الإنتاج الأولى كبيرة جدًا، وبالتالي كانت مكلفة في البناء والتركيب.

محركات وات مزدوجة الفعل ودوارة

طوّر وات محركًا مزدوج الفعل، حيث يدفع البخار المكبس في كلا الاتجاهين، مما يزيد من سرعة المحرك وكفاءته. كما ساهم مبدأ الفعل المزدوج في زيادة إنتاجية المحرك ذي الحجم المادي المحدد بشكل ملحوظ. [ 38 ] [ 39 ]

طوّر بولتون ووات المحرك الترددي إلى النوع الدوار . وعلى عكس محرك نيوكومن، كان محرك وات يعمل بسلاسة كافية لربطه بعمود إدارة - عبر تروس شمسية وكوكبية - لتوفير الطاقة الدورانية إلى جانب أسطوانات تكثيف مزدوجة الفعل. بُني أول نموذج تجريبي ووُضع في مصنع بولتون لتشغيل آلات صقل الأزرار أو ما شابهها. ولهذا السبب، عُرف دائمًا باسم محرك الصقل . [ 40 ] [ 41 ] في محركات البخار المبكرة، عادةً ما يكون المكبس متصلًا بقضيب إلى عارضة متوازنة، بدلًا من اتصاله مباشرةً بعجلة التوازن، ولذلك تُعرف هذه المحركات باسم محركات العارضة .

لم تكن محركات البخار المبكرة توفر سرعة ثابتة كافية للعمليات الحيوية مثل غزل القطن. وللتحكم في السرعة، كان يُستخدم المحرك لضخ المياه إلى عجلة مائية، والتي بدورها كانت تُشغل الآلات. [ 42 ] [ 43 ]

محركات الضغط العالي

مع تقدم القرن الثامن عشر، تزايدت الحاجة إلى ضغوط أعلى، وهو ما قوبل بمقاومة شديدة من وات الذي استغل احتكاره لبراءة اختراعه لمنع الآخرين من بناء محركات عالية الضغط واستخدامها في المركبات. لم يكن وات يثق بتقنية الغلايات في ذلك الوقت، ولا بطريقة بنائها، ولا بمتانة المواد المستخدمة فيها.

كانت المزايا المهمة لمحركات الضغط العالي هي:

  1. أصبح بالإمكان تصنيعها بأحجام أصغر بكثير من السابق مع الحفاظ على نفس القدرة. وهكذا، برزت إمكانية تطوير محركات بخارية صغيرة الحجم لكنها قوية بما يكفي لتحريك نفسها والأجسام الأخرى. ونتيجة لذلك، أصبح استخدام الطاقة البخارية في النقل أمراً عملياً في شكل سفن ومركبات برية، مما أحدث ثورة في قطاعات الشحن والسفر والاستراتيجية العسكرية، بل وفي كل جانب من جوانب المجتمع تقريباً.
  2. وبسبب صغر حجمها، كانت أقل تكلفة بكثير.
  3. لم تكن تتطلب كميات كبيرة من مياه تبريد المكثف التي تحتاجها المحركات الجوية.
  4. يمكن تصميمها للعمل بسرعات أعلى، مما يجعلها أكثر ملاءمة لتشغيل الآلات.

أما العيوب فكانت كالتالي:

  1. في نطاق الضغط المنخفض، كانت أقل كفاءة من المحركات المكثفة، خاصة إذا لم يتم استخدام البخار بشكل موسع.
  2. كانت أكثر عرضة لانفجارات الغلايات.

يكمن الاختلاف الرئيسي بين آلية عمل محركات البخار عالية الضغط ومنخفضة الضغط في مصدر القوة المحركة للمكبس. ففي محركات نيوكومن ووات، يُولّد تكثيف البخار معظم فرق الضغط، مما يؤدي إلى تحريك المكبس بواسطة الضغط الجوي (نيوكومن) وبخار منخفض الضغط، نادرًا ما يتجاوز 7 رطل لكل بوصة مربعة من ضغط الغلاية، [ 44 ] بالإضافة إلى فراغ المكثف [ 45 ] (وات). أما في محرك عالي الضغط، فيُوفّر معظم فرق الضغط بواسطة البخار عالي الضغط الخارج من الغلاية؛ وقد يكون جانب المكبس منخفض الضغط عند الضغط الجوي أو متصلًا بضغط المكثف. وشهد مخطط مؤشر نيوكومن ، الذي يقع معظمه أسفل خط الضغط الجوي، عودةً بعد حوالي 200 عام، حيث ساهمت أسطوانة الضغط المنخفض في محركات التمدد الثلاثي بنحو 20% من قدرة المحرك، وتقع جميعها تقريبًا أسفل خط الضغط الجوي. [ 46 ]

كان جاكوب ليوبولد أول من نادى بقوة البخار، وذلك من خلال تصميمه لمحرك ظهر في موسوعات تعود إلى حوالي عام 1725. وظهرت مشاريع عديدة للقوارب والمركبات البخارية على مدار القرن، وكان من أبرزها مشروع نيكولاس جوزيف كونيو ، الذي عرض عربة بخارية (فاردييه) عام 1769. ورغم أن ضغط التشغيل المستخدم في هذه العربة غير معروف، إلا أن صغر حجم المرجل لم يُنتج كمية كافية من البخار، ما حال دون تقدم العربة لأكثر من بضع مئات من الأمتار في المرة الواحدة قبل أن تتوقف لتوليد المزيد من البخار. وقد طُرحت مشاريع ونماذج أخرى، ولكن كما هو الحال مع نموذج ويليام مردوخ عام 1784، فقد عرقل بولتون ووات العديد منها.

لم ينطبق هذا الأمر في الولايات المتحدة، ففي عام 1788، بدأ قارب بخاري بناه جون فيتش العمل في خدمة تجارية منتظمة على طول نهر ديلاوير بين فيلادلفيا، بنسلفانيا، وبيرلينجتون، نيو جيرسي، حاملاً ما يصل إلى 30 راكبًا. كان هذا القارب يسير عادةً بسرعة تتراوح بين 7 و8 أميال في الساعة، وقطع مسافة تزيد عن 2000 ميل (3200 كيلومتر) خلال فترة خدمته القصيرة. لم يحقق قارب فيتش البخاري نجاحًا تجاريًا، نظرًا لأن هذا المسار كان مغطى بشكل كافٍ بطرق عربات جيدة نسبيًا. في عام 1802، بنى ويليام سيمينجتون قاربًا بخاريًا عمليًا، وفي عام 1807، استخدم روبرت فولتون محرك وات البخاري لتشغيل أول قارب بخاري ناجح تجاريًا . 

كان أوليفر إيفانز بدوره من مؤيدي "البخار القوي"، الذي وظّفه في محركات القوارب والاستخدامات الثابتة. وكان رائدًا في مجال الغلايات الأسطوانية؛ إلا أن غلايات إيفانز عانت من عدة انفجارات خطيرة، مما عزز مخاوف وات. أسس شركة بيتسبرغ لمحركات البخار عام 1811 في بيتسبرغ ، بنسلفانيا. [ 47 ] وقد أدخلت الشركة محركات البخار عالية الضغط إلى تجارة القوارب النهرية في حوض نهر المسيسيبي .

تم اختراع أول محرك بخاري عالي الضغط في عام 1800 على يد ريتشارد تريفيتيك . [ 48 ]

تكمن أهمية رفع ضغط البخار (من وجهة نظر الديناميكا الحرارية ) في وصوله إلى درجة حرارة أعلى. وبالتالي، فإن أي محرك يستخدم بخارًا عالي الضغط يعمل عند درجة حرارة وفرق ضغط أعلى مما هو ممكن مع محرك فراغي منخفض الضغط. وهكذا، أصبح محرك الضغط العالي أساسًا لمعظم التطورات اللاحقة في تكنولوجيا البخار الترددية. ومع ذلك، في حوالي عام 1800، كان مصطلح "الضغط العالي" يُعادل ما يُعتبر اليوم ضغطًا منخفضًا جدًا، أي 40-50 رطل لكل بوصة مربعة (276-345 كيلو باسكال)، والسبب هو أن محرك الضغط العالي المذكور كان غير مكثف، ويعمل فقط بقوة تمدد البخار، وبمجرد أن يؤدي هذا البخار عمله، كان يُصرّف عادةً عند ضغط أعلى من الضغط الجوي. ويمكن استغلال اندفاع البخار المُصرّف إلى المدخنة لخلق تيار هواء مُستحث عبر شبكة الاحتراق، وبالتالي زيادة معدل الاحتراق، ومن ثم توليد المزيد من الحرارة في فرن أصغر، على حساب توليد ضغط عكسي على جانب العادم للمكبس.

في 21 فبراير 1804، في مصنع بينيدارين للحديد في ميرثير تيدفيل في جنوب ويلز، تم عرض أول محرك بخاري ذاتي الدفع للسكك الحديدية أو قاطرة بخارية، والتي بناها ريتشارد تريفيتيك . [ 49 ]

محرك كورنيش وتركيبه

محرك ضخ تريفيتيك (النظام الكورنيشي).

في حوالي عام 1811، طُلب من ريتشارد تريفيتيك تحديث محرك ضخ وات ليتناسب مع أحد غلاياته الأسطوانية الكبيرة الجديدة من طراز كورنيش . وعندما غادر تريفيتيك إلى أمريكا الجنوبية عام 1816، واصل ويليام سيمز تطويراته. وفي سياق متصل، طوّر آرثر وولف محركًا مركبًا بأسطوانتين، بحيث يتمدد البخار في أسطوانة ذات ضغط عالٍ قبل أن يُطلق في أسطوانة ذات ضغط منخفض. وقد حسّن صموئيل غروس الكفاءة بشكل أكبر، حيث قام بعزل الغلاية والمحرك والأنابيب. [ 50 ]

تم رفع ضغط البخار فوق المكبس تدريجيًا ليصل إلى 40 رطلًا لكل بوصة مربعة (0.28 ميجا باسكال ) أو حتى 50 رطلًا لكل بوصة مربعة (0.34 ميجا باسكال ) ، وأصبح يوفر معظم الطاقة اللازمة لشوط الضغط الهابط؛ وفي الوقت نفسه، تم تحسين عملية التكثيف. وقد أدى ذلك إلى رفع الكفاءة بشكل ملحوظ، واستمر بناء المزيد من محركات الضخ الجديدة على نظام كورنيش (المعروفة غالبًا باسم محركات كورنيش ) طوال القرن التاسع عشر. كما تم تحديث محركات وات القديمة لتتوافق مع هذه المعايير.    

كان تبني هذه التحسينات الكورنيشية بطيئًا في مناطق صناعة النسيج حيث كان الفحم رخيصًا، وذلك بسبب ارتفاع التكلفة الرأسمالية للمحركات وزيادة تآكلها. ولم يبدأ التغيير إلا في ثلاثينيات القرن التاسع عشر، وعادةً ما كان يتم ذلك عن طريق إضافة أسطوانة أخرى (عالية الضغط). [ 51 ]

كان من بين عيوب محركات البخار المبكرة تذبذب سرعتها، مما جعلها غير مناسبة للعديد من تطبيقات النسيج، وخاصة الغزل. وللحصول على سرعات ثابتة، استخدمت مصانع النسيج التي تعمل بالبخار في بداياتها محرك البخار لضخ الماء إلى عجلة مائية، والتي بدورها كانت تدير الآلات. [ 52 ]

تم توريد العديد من هذه المحركات إلى مختلف أنحاء العالم، وقدمت خدمة موثوقة وفعالة على مدى سنوات طويلة مع انخفاض كبير في استهلاك الفحم. بعضها كان ضخمًا جدًا، واستمر إنتاج هذا النوع حتى تسعينيات القرن التاسع عشر.

محرك كورليس

"آلية صمامات كورليس المحسّنة من تصميم غوردون"، عرض تفصيلي. صفيحة المعصم هي الصفيحة المركزية التي تتفرع منها القضبان إلى كل صمام من الصمامات الأربعة.

وُصف محرك كورليس البخاري (الحاصل على براءة اختراع عام 1849) بأنه أعظم تحسين منذ جيمس وات. [ 53 ] وقد حسّن محرك كورليس بشكل كبير من التحكم في السرعة والكفاءة، مما جعله مناسبًا لجميع أنواع التطبيقات الصناعية، بما في ذلك الغزل.

استخدم كورليس منافذ منفصلة لتزويد البخار وتصريفه، مما منع البخار المتصاعد من تبريد الممر الذي يمر به البخار الساخن. كما استخدم صمامات دوارة جزئياً توفر استجابة سريعة، مما ساعد على تقليل فقدان الضغط. وكانت هذه الصمامات نفسها مصدراً لتقليل الاحتكاك، خاصةً بالمقارنة مع صمام الانزلاق، الذي كان يستهلك عادةً 10% من طاقة المحرك. [ 54 ]

استخدمت شركة كورليس نظام إيقاف تشغيل متغير تلقائي. وتحكمت آلية الصمامات في سرعة المحرك باستخدام منظم السرعة لتغيير توقيت الإيقاف. وكان لهذا النظام دور جزئي في تحسين الكفاءة بالإضافة إلى تحسين التحكم في السرعة.

محرك بخاري عالي السرعة من طراز بورتر-ألين

محرك بورتر-ألين عالي السرعة. قم بتكبير الصورة لرؤية منظم السرعة من نوع بورتر في الجزء الأمامي الأيسر من دولاب الموازنة.

استخدم محرك بورتر-ألين، الذي طُرح عام 1862، آلية صمامات متطورة طوّرها ألين، وهو ميكانيكي ذو قدرة استثنائية، لصالح بورتر، وكان يُعرف في البداية باسم محرك ألين. كان هذا المحرك عالي السرعة آلة دقيقة ومتوازنة، وهي إنجازات تحققت بفضل التطورات في أدوات الآلات وتقنيات التصنيع. [ 54 ]

كان المحرك عالي السرعة يعمل بسرعات مكبس تتراوح بين ثلاثة إلى خمسة أضعاف سرعة المحركات العادية، كما تميز بانخفاض تقلب السرعة. وقد استُخدم هذا المحرك على نطاق واسع في مناشر الأخشاب لتشغيل المناشير الدائرية، ثم استُخدم لاحقًا لتوليد الكهرباء.

كان للمحرك عدة مزايا. ففي بعض الحالات، كان بالإمكان توصيله مباشرة. وإذا استُخدمت التروس أو الأحزمة والأسطوانات، أمكن تصغير حجمها بشكل كبير. كما كان المحرك نفسه صغيرًا مقارنةً بقدرته على توليد الطاقة. [ 54 ]

قام بورتر بتحسين منظم سرعة الكرة الطائرة بشكل كبير عن طريق تقليل الوزن الدوار وإضافة وزن حول العمود. وقد أدى ذلك إلى تحسين التحكم في السرعة بشكل ملحوظ. وبحلول عام 1880، أصبح منظم بورتر هو النوع الرائد.

كانت كفاءة محرك بورتر-ألين جيدة، لكنها لم تكن مساوية لكفاءة محرك كورليس. [ 16 ]

محرك أحادي التدفق (أو أحادي التدفق)

كان محرك التدفق الأحادي أكثر أنواع محركات الضغط العالي كفاءة. استُخدم لأول مرة في بريطانيا عام 1827 على يد جاكوب بيركنز ، وحصل ليونارد جينيت تود على براءة اختراعه عام 1885. اعتمد محرك التدفق الأحادي على صمامات دوارة وأنصاف أسطوانات تسمح بمرور البخار إلى المحرك، والذي استُخدم بدوره لخلق بيئة ضغط عالٍ، وهو أمر أساسي لعمل المحرك. استُخدم هذا المحرك في السفن وقاطرات البخار وعربات البخار، ولكنه استُبدل لاحقًا بتوربينات البخار ، ثم بمحركات الديزل البحرية . [ 55 ] [ 54 ] [ 56 ] [ 57 ] [ 20 ]

مراجع

  1. ↑ "سرد لاختراع المحرك البخاري وتطويره التدريجي" ، المحرك البخاري ، مطبعة جامعة كامبريدج، 17 يوليو 2014، الصفحات 1-46 ، doi : 10.1017/cbo9781107279940.004 ، ISBN  978-1-108-07028-7تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 أبريل 2024
  2. ↑ "توربين". موسوعة بريتانيكا. 2007. موسوعة بريتانيكا على الإنترنت. 18 يوليو
  3. ↑ "القوة البخارية". في قاموس التاريخ العالمي ، مرجع أكسفورد. تم الاطلاع عليه في 11 سبتمبر 2025.
  4. ↑ وايزر، ويندل هـ. (2000). موارد الطاقة: وجودها، إنتاجها، تحويلها، استخدامها . بيركهاوزر. ص 190. ISBN  978-0-387-98744-6.
  5. ↑ ليوفرانك هولفورد-ستريفنز (2005). أولوس غيليوس: مؤلف أنطوني وإنجازاته (طبعة ورقية منقحة ). مطبعة جامعة أكسفورد. ISBN  0-19-928980-8.
  6. ↑ تشيشولم، هيو ، محرر (1911). "أركيتاس" . الموسوعة البريطانية . المجلد 2 ( الطبعة الحادية عشرة). مطبعة جامعة كامبريدج. ص 446.    
  7. ^ أولوس جيليوس ، “ليالي العلية”، الكتاب العاشر، 12.9 في LacusCurtius
  8. ↑ ARCHYTAS OF TARENTUM ، متحف التكنولوجيا في سالونيك، مقدونيا، اليونان.
  9. ^ هيرون ألكسندرينوس (بطل الإسكندرية) (ج. 62 م ): Spiritalia seu Pneumatica . أعيد طبعه عام 1998 من قبل KG Saur GmbH، ميونيخ. رقم ISBN 3-519-01413-0.
  10. 1 2 3 دايتون، فريد إرفينغ (1925). "ألفا عام من البخار" . أيام السفن البخارية . شركة فريدريك أ. ستوكس. ص 1. 
  11. ↑ ثورستون، روبرت هنري (1878). تاريخ نمو المحرك البخاري . مكتبة جامعة كورنيل. نيويورك، دي. أبليتون.المجال العامتتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر، وهو متاح للعموم .
  12. ↑ ثورستون، روبرت هنري. تاريخ نمو المحرك البخاري. نيويورك: دي. أبليتون وشركاه، 1878. مشروع غوتنبرغ. تتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر، وهو ملكية عامة .المجال العام
  13. ↑ هيرو الإسكندري (1851). "أبواب الهيكل تُفتح بالنار على المذبح" . كتاب هيرو الإسكندري عن علم الهواء . ترجمة بينيت وودكروفت. لندن: تايلور والتون ومابيرلي (نسخة إلكترونية من جامعة روتشستر، روتشستر، نيويورك). مؤرشف من الأصل بتاريخ 9 مايو 2008. تاريخ الاطلاع: 23 أبريل 2008 .
  14. ↑ "ثورستون، روبرت (1878)، "تاريخ نمو المحرك البخاري"" . History.rochester.edu. 1996-12-16. مؤرشف من الأصل في 1997-06-29 . تم الاطلاع عليه في 2012-01-26 .المجال العامتتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر، وهو متاح للعموم .
  15. ↑ ثورستون، روبرت هنري (1996). تاريخ نمو المحرك البخاري (طبعة معاد طباعتها ). إليبرون. ص 12. ISBN   1-4021-6205-7.المجال العامتتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر، وهو متاح للعموم .
  16. 1 2 تقي الدين وأول توربين بخاري، 1551 م. مؤرشف في 2008-02-18 في Wayback Machine ، صفحة ويب، تم الوصول إليها عبر الإنترنت في 23 أكتوبر 2009؛ تشير صفحة الويب هذه إلى أحمد ي حسن (1976)، تقي الدين والهندسة الميكانيكية العربية ، ص 34-5، معهد تاريخ العلوم العربية، جامعة حلب .
  17. ↑ "جامعة روتشستر، نيويورك، تطور محرك البخار - مصدر تاريخي إلكتروني، الفصل الأول" . History.rochester.edu. مؤرشف من الأصل بتاريخ 4 فبراير 2012. تم الاطلاع عليه بتاريخ 26 يناير 2012 .المجال العامتتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر، وهو متاح للعموم .
  18. ↑ روبرت هنري ثورستون، تاريخ نمو المحرك البخاري ، دي. أبليتون وشركاه، 1903، مطبوعات جوجل، ص 15-16. تتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر، وهو في الملكية العامة .المجال العام
  19. ^ جارسيا، نيكولاس (2007). Mas alla de la Leyenda Negra . فالنسيا: جامعة فالنسيا. ص 443 – 454. ISBN  9788437067919.
  20. 1 2 ماكنيل، إيان (1990). موسوعة تاريخ التكنولوجيا . لندن: روتليدج. ISBN 0-415-14792-1.
  21. 1 2 3 4 5 6 7 8 جونسون، ستيفن (2008). اختراع الهواء: قصة العلم والإيمان والثورة وولادة أمريكا . نيويورك: ريفر هود بوكس. ISBN 978-1-59448-852-8.
  22. ↑ تريدجولد، صفحة 3
  23. ↑ ثورستون، روبرت هنري (1883). تاريخ تطور المحرك البخاري . لندن: كيغان بول وترينش (أعيد طبعه بواسطة أدامانت 2001). الصفحات 21-22 . ISBN  1-4021-6205-7.{{cite book}}عدم توافق رقم ISBN / التاريخ ( مساعدة ) تتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر، وهو في الملكية العامة .المجال العام
  24. 1 2 تريدجولد، صفحة 6
  25. 1 2 لاندز، ديفيد س. (1969). بروميثيوس غير المقيد: التغير التكنولوجي والتطور الصناعي في أوروبا الغربية من عام 1750 إلى الوقت الحاضر . كامبريدج، نيويورك: مطبعة جامعة كامبريدج. ISBN 0-521-09418-6.
  26. 1 2 L. TC Rollt و JS Allen، محرك البخار لتوماس نيوكومن (دار النشر لاندمارك، أشبورن 1997).
  27. ١ ٢ ثورستون، روبرت هنري. تاريخ نمو المحرك البخاري. نيويورك: دي. أبليتون وشركاه، ١٨٧٨. مشروع غوتنبرغ. يتضمن هذا المقال نصًا من هذا المصدر، وهو ملكية عامة .المجال العام
  28. ↑ بي دبليو كينغ. "تعدين منطقة بلاك كانتري قبل الثورة الصناعية". تاريخ التعدين: نشرة جمعية تاريخ مناجم منطقة بيك ديستريكت . 16 (6): 42-43 .
  29. ↑ جينكينز، ريس (1936). روابط في تاريخ الهندسة والتكنولوجيا من العصر التيودوري . كامبريدج (الطبعة الأولى)، مطبعة كتب المكتبات (الطبعة الثانية): جمعية نيوكومن في مطبعة جامعة كامبريدج. ISBN 0-8369-2167-4الأوراق المجمعة لريس جينكينز، كبير الفاحصين السابق في مكتب براءات الاختراع البريطاني{{cite book}}عدم توافق رقم ISBN / التاريخ ( مساعدة ) CS1 maint: location ( رابط ) CS1 maint: postscript ( رابط )
  30. ↑ "Phil. Trans. 1751-1752 47, 436-438, published 1 January 1751" . Philosophical Transactions of the Royal Society of London . 47 : 436– 438. 31 December 1752. doi : 10.1098/rstl.1751.0073 . S2CID 186208904 . 
  31. ↑ هولس ديفيد ك (1999): "التطور المبكر للمحرك البخاري"؛ دار نشر TEE، ليمينغتون سبا، المملكة المتحدة، ISBN، 85761 107 1
  32. ↑ "تقرير قسم الهندسة في باكسون (2 من 3)" . Content.cdlib.org. 2009-10-20 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2012-01-26 .
  33. ↑ تريدجولد، الصفحات 21-24
  34. ↑ "قاعة الطاقة | شاهد 'بيس القديمة' أثناء العمل" . متحف العلوم. مؤرشف من الأصل بتاريخ 5 فبراير 2012. تم الاطلاع عليه بتاريخ 26 يناير 2012 .
  35. 1 2 3 رو، جوزيف ويكهام (1916)، صانعو الأدوات الإنجليز والأمريكيون ، نيو هيفن، كونيتيكت: مطبعة جامعة ييل، LCCN 16011753 أُعيد طبعه بواسطة ماكجرو هيل، نيويورك ولندن، 1926 ( LCCN 27-24075 )؛ وبواسطة ليندسي للنشر، برادلي، إلينوي ( ISBN) .  978-0-917914-73-7).
  36. ↑ أوج، ديفيد. (1965)، أوروبا في عهد النظام القديم: 1715-1783 تاريخ فونتانا لأوروبا، (ص 117 و283)
  37. ↑ تايلر، ديفيد (2004): قاموس أكسفورد للسير الوطنية . مطبعة جامعة أكسفورد.
  38. ↑ آيرز، روبرت (1989). "التحولات التكنولوجية والموجات الطويلة" (ملف PDF) : 13. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 1 مارس 2012. تم الاطلاع عليه بتاريخ 8 ديسمبر 2015 .{{cite journal}}يتطلب الاستشهاد بالمجلة ( مساعدة )|journal=
  39. ↑ روزن، ويليام (2012). أقوى فكرة في العالم: قصة البخار والصناعة والاختراع . مطبعة جامعة شيكاغو. ص 185. ISBN  978-0226726342.
  40. ↑ "محرك اللفة" ضمن مجموعة متحف العلوم" . collection.sciencemuseumgroup.org.uk . تاريخ الاسترجاع: 11 مايو 2020 .
  41. ↑ هولس، ديفيد ك.، تطوير الحركة الدورانية بواسطة الطاقة البخارية (دار نشر TEE المحدودة، ليمينغتون، المملكة المتحدة، 2001) ISBN 1-85761-119-5
  42. ↑ تومسون ، روس (2009). هياكل التغيير في العصر الميكانيكي: الاختراع التكنولوجي في الولايات المتحدة 1790-1865 . بالتيمور، ماريلاند: مطبعة جامعة جونز هوبكنز. ص 47. ISBN  978-0-8018-9141-0.
  43. ↑ بينيت، س. (1979). تاريخ هندسة التحكم 1800-1930 . لندن: بيتر بيرغرينوس المحدودة. ص 2. ISBN  0-86341-047-2.
  44. ↑ https://archive.org/stream/cu31924004249532#page/n45/mode/2up ص. 21
  45. ↑ "المحرك البخاري: تاريخ موجز للمحرك الترددي"، آر جيه لو، متحف العلوم، مكتب صاحبة الجلالة للقرطاسية، لندن، رقم ISBN 0 11 290016 X، ص 12
  46. ↑ "تسجيل دخول الأعضاء - دليل النعم" (ملف PDF) .
  47. ↑ ماير، ديفيد ر. (2006). الميكانيكيون المتصلون بالشبكة: الصناعات عالية التقنية في أمريكا ما قبل الحرب الأهلية . دراسات جونز هوبكنز في تاريخ التكنولوجيا. بالتيمور: مطبعة جامعة جونز هوبكنز. ص 44. ISBN  978-0-8018-8471-9. OCLC 65340979 . 
  48. ↑ "الجداول الزمنية الهندسية - ريتشارد تريفيتيك - البخار عالي الضغط" .
  49. ↑ يونغ، روبرت: "تيموثي هاكوورث والقاطرة"؛ دار نشر ذا بوك غيلد المحدودة، لويس، المملكة المتحدة (2000) (إعادة طبع طبعة 1923) الصفحات 18-21
  50. ↑ نوفولاري، أليساندرو؛ فيرسباجن، بارت (2007). " مُراسل محرك لين ومحرك كورنيش". معاملات جمعية نيوكومن . 77 (2): 167-190 . doi : 10.1179/175035207X204806 . S2CID 56298553 . 
  51. ↑ نوفولاري، أليساندرو؛ فيرسباجن، بارت (2009). "الاختيار التقني والابتكار وهندسة البخار البريطانية، 1800-1850". مجلة التاريخ الاقتصادي . 63 (3): 685-710 . doi : 10.1111/j.1468-0289.2009.00472.x . S2CID 154050461 . 
  52. ↑ تومسون، روس (2009). هياكل التغيير في العصر الميكانيكي: الاختراع التكنولوجي في الولايات المتحدة 1790-1865 . بالتيمور، ماريلاند: مطبعة جامعة جونز هوبكنز. ص 83-85 . ISBN  978-0-8018-9141-0.
  53. ↑ تومسون، ص 83-85.
  54. 1 2 3 4 هنتر، لويس سي. (1985). تاريخ القوة الصناعية في الولايات المتحدة، 1730-1930، المجلد 2: قوة البخار . شارلوتسفيل: مطبعة جامعة فرجينيا.
  55. ↑ مورلي، إتش دبليو (1918-01-19). "محرك التدفق الأحادي" . مجلة ساينتفك أمريكان . تم الاطلاع عليه بتاريخ 22-04-2024 .
  56. ↑ ماكنيل، إيان (1990). موسوعة تاريخ التكنولوجيا . لندن: روتليدج. ISBN 0415147921.
  57. ↑ مارك ليفينسون (2006). الصندوق: كيف جعلت حاوية الشحن العالم أصغر والاقتصاد العالمي أكبر . مطبعة جامعة برينستون. ISBN 0-691-12324-1.يناقش أنواع المحركات في عصر شحن الحاويات ولكنه لا يذكر حتى محرك يونيفلو.

فهرس

  • غور، دنكان؛ هانت، جوليان (1998). مصانع القطن في أولدهام . أولدهام للتعليم والترفيه. ISBN 0-902809-46-6أُرشف من المصدر الأصلي بتاريخ 18 يوليو 2011. تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 فبراير 2009 .
  • روبرتس، أ.س. (1921). "قائمة محركات آرثر روبرتس" . كتاب آرثر روبرتس الأسود . نسخة من بارليك-بوك. مؤرشف من الأصل بتاريخ 23 يوليو 2011. تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 يناير 2009 .
  • كورتيس، إتش بي (1921). "معجم مصطلحات النسيج" . كتاب آرثر روبرتس الأسود . مانشستر: مارسدن وشركاه المحدودة، 1921. مؤرشف من الأصل بتاريخ 6 أكتوبر 2011. تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 يناير 2009 .
  • ناسمييث، جوزيف (1894). أحدث أعمال بناء وهندسة مصانع القطن . جون هيوود، دينزجيت، مانشستر، أعيد طبعه بواسطة إليبرون كلاسيكس. ISBN 1-4021-4558-6تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 يناير 2009 .{{cite book}}عدم توافق رقم ISBN / التاريخ ( مساعدة )
  • هيلز، ريتشارد ليزلي (1993). الطاقة من البخار: تاريخ محرك البخار الثابت . مطبعة جامعة كامبريدج. ص  244. ISBN 0-521-45834-Xتم الاطلاع عليه بتاريخ 10 يناير 2009 .
  • تايلور، "ج." (1827). "توماس تريدجولد". المحرك البخاري .انظر توماس تريدجولد

للمزيد من القراءة