بيس القديمة (محرك شعاعي)

📅 آخر تحديث: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

أولد بيس هو محرك شعاعي مبكر تم بناؤه بواسطة شراكة بولتون ووات . تم بناء المحرك في عام 1777 وعمل حتى عام 1848. [ 1 ]

يشتهر هذا المحرك في المقام الأول بكونه مثالاً مبكراً لمحرك بناه بولتون ووات. إلا أنه لعب أيضاً دوراً أكثر أهمية في تطوير محركات البخار، كونه أول محرك مصمم للعمل بنظام إيقاف مبكر ، وبالتالي الاستفادة من تمدد البخار لزيادة الكفاءة.

وهي محفوظة الآن في معرض الطاقة بمتحف العلوم في لندن . [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] وهي أقدم محرك وات لا يزال قائماً ، وثالث أقدم محرك شعاعي لا يزال قائماً. [ i ]

محرك كينيل السابق لوات

لم ينجح أول محرك صنعه وات في كينيل باسكتلندا [ 5 ] [ 6 ] ، [ 7 ] وتم تفكيك أجزائه وإعادة استخدامها في مصنع بولتون في سوهو بمدينة برمنغهام . [ 1 ] حقق المحرك المُعاد تصنيعه نجاحًا أكبر هناك، مما شجع بولتون على الاستثمار بشكل أكبر في تكنولوجيا البخار المتطورة وفي اختراعات وات.

بُني المصنع لاستخدام عجلة مائية لتشغيل آلاته، واختير موقعه بناءً على ذلك، ولكن كانت هناك مخاوف بشأن النقص الموسمي في المياه اللازمة لتشغيل العجلة. [ 8 ] وقد ألهمت مشاكل مماثلة في صناعة الحديد تطوير محرك إعادة تدوير المياه : مضخة بخارية قادرة على رفع المياه لتشغيل العجلة في أوقات انخفاض منسوب المياه في النهر. بُني محرك كينيل كمضخة لاستخدامه في منجم فحم، ولذا كان مناسبًا لهذه المهمة الجديدة. لم يكن محرك وات ذو العارضة الدوارة قد طُرح بعد، وبالتالي كانت الطريقة الوحيدة لإنتاج طاقة دورانية لتشغيل الآلات في المصنع هي الطاقة المائية.

في عام 1777، قرر بولتون ووات بناء محرك ثانٍ لاستخدامه في سوهو، إما لتكملة محرك كينيل [ 8 ] أو بشكل أساسي لتجربة فكرة وات الجديدة حول التشغيل الموسع للبخار. [ 1 ] وكان من المقرر أن يكون المحرك الجديد محركًا لإعادة الماء [ 2 ]. ومثل محركات نيوكومن السابقة ، كان قادرًا فقط على ضخ الماء بدلاً من تشغيل الآلات مباشرة.

الحياة العملية

بناء

في وقت مبكر من عام ١٧٦٩، كان وات يفكر في إمكانية تشغيل البخار على نطاق واسع، كما هو مسجل في رسالة بتاريخ ٢٨ مايو إلى الدكتور سمول . [ ٩ ] لم تكن المحركات المبكرة قادرة على ذلك، لأنها كانت تستخدم صمامًا واحدًا لكل من مدخل ومخرج الغازات. ولأن وات كان قد بدأ بالفعل في استخدام صمامات منفصلة لكل وظيفة، [ ١ ] أصبح من الممكن الآن التحكم في توقيتها بشكل مستقل، أي تطبيق تقدم زمني على توقيت صمام المدخل. قرر وات بناء محرك جديد لإثبات هذا المبدأ، وكان واثقًا من التوفير الكبير في استهلاك الفحم الذي سيتحقق. [ ١٠ ]

بدأ البناء عام 1777 بطلب أسطوانة قطرها 33 بوصة [ ii ] (84  سم). [ 1 ] تم تركيب المحرك وبدأ تشغيله في سوهو بحلول شهر أغسطس، على الرغم من أنه كان لا يزال غير مكتمل.

كان المحرك يعمل دائمًا كمضخة مياه، ومجهزًا بأسطوانتين من الحديد الزهر في طرفي العارضة، إحداهما لتشغيل المحرك والأخرى للضخ. كانت أسطوانة الضخ أطول وأقل سمكًا، بقطر 61 سم (24 بوصة) وارتفاع 2.5 متر ( 8 أقدام و3 بوصات ) ، ومصممة لشوط تشغيل يبلغ 2.1 متر (7 أقدام) ، إلا أنه لم يُستخدم عمليًا سوى 1.9 متر ( 6 أقدام وبوصة واحدة ) . وكان الماء المضخوخ يُضخ بارتفاع 7.3 متر (24 قدمًا) . [ 1 ] ووُصف المحرك لاحقًا بأنه بقوة 30 حصانًا . [ 11 ]          

كان هذا العارضة نموذجياً لمحركات العارضة أحادية الفعل المبكرة ، حيث كانت تسحب عبر سلاسل من الحديد المطاوع تمر فوق رأس مقوس منحني عند كل طرف من أطراف العارضة. وفي وقت لاحق، ربما عند إعادة بنائها بعد الحريق، تم تقوية هذه العارضة بتدعيمها وتثبيتها بعوارض مثلثة إضافية من الخشب والحديد، والتي تُرى فوق العارضة اليوم. [ 7 ]

بعلزبول

كان التشغيل الأولي للمحرك غير مُرضٍ. كان وات في كورنوال، فكتب إليه بولتون واصفًا أداء المحرك بأنه "شديد العنف". [ 12 ] كان رأيه أن أسطوانة المحرك كبيرة جدًا بالنسبة للعمل المطلوب منها. أدى ذلك إلى تشغيله بضغط حوالي 5.7  رطل لكل بوصة مربعة، بينما لو كان يعمل بضغط 8  رطل لكل بوصة مربعة، لكان أقل اهتزازًا وعنفًا. كان هذا الأداء لافتًا لدرجة أنه أكسب المحرك لقبه الأولي " بعلزبول" . [ 1 ]

لم يجد كلٌّ من وات وبولتون حلاً لسلوك المحرك. أشارت تجربة وات مع محرك تشاك ووتر، وهو محرك سميتون مُعاد بناؤه، في ويل بيزي ، إلى أن قطع التيار يؤدي إلى اهتزاز عنيف. في سبتمبر، أوصى بتقليل كمية البخار المُزوَّدة للمحرك. [ 13 ] فضّل بولتون إجراء المزيد من التجارب على قطع التيار (أي توقيت الصمامات)، وفي عام 1779 اقترح تجربة سلسلة من القياسات العلمية. وبالنظر إلى الماضي، كان نهج بولتون أكثر كفاءة من الناحية الديناميكية الحرارية، على الرغم من أن سائقي القاطرات لم يُدركوا هذا الدرس تمامًا حتى نهاية عصر الطاقة البخارية.

حريق وإعادة إعمار

في صباح أحد أيام يوليو عام ١٧٧٨، اكتُشف أن مبنى المحرك يحترق. انتشر الحريق بسرعة، وفي غضون نصف ساعة، التهم السقف بالكامل. كما تضررت أو دُمرت الأجزاء الخشبية وأنابيب النحاس الملحومة للمحرك. حتى العارضة نفسها، وهي هيكل خشبي متين، أصبحت غير صالحة للاستخدام بسبب الحريق. لحسن الحظ، نجا الجزء الأهم من المحرك، وهو أسطوانته، من الحريق سليمًا نسبيًا. في غضون ثلاثة أسابيع، أُعيد بناء المحرك، وكان من المتوقع أن يعود للعمل قريبًا. [ ١ ]

رغم تضرر المحرك، نصح وات، الذي كان متواجداً مجدداً في كورنوال، بأنه "لا ينبغي إجراء أي إصلاحات تتجاوز السقف في الوقت الراهن"، إذ كان ينوي إعادة بناء المحرك بطريقة محسّنة. [ 1 ] ولا تزال طبيعة عمليات إعادة البناء هذه، ومدى فعاليتها، غير واضحة.

بحلول عام 1781، كان المحرك يعمل بشكله المُعاد بناؤه لعدة سنوات. ومهما كانت التحسينات، فقد أبقى وات وبولتون متفقين على أنه "من أسوأ المحركات التي امتلكوها". [ 1 ] [ 14 ]

إغلاق دار سك العملة والحفاظ عليها

كان المحرك يعمل في دار سك العملة في سوهو بمدينة هاندسوورث، غرب ميدلاندز ، حتى إغلاق دار سك العملة عام 1848. بيع المحرك مقابل 48 جنيهًا إسترلينيًا، ثم أعيد بيعه مقابل 58 جنيهًا إسترلينيًا، وعُرض على جزيرة في بركة ديرينغتون، خارج مصنع دلفنة المعادن التابع لمالكه الجديد، السيد ووكر. [ 1 ] على الرغم من إعادة بيع معظم آلات سك العملة لاستخدامها لاحقًا في دار سك العملة الجديدة في برمنغهام ، يبدو أن هذا المحرك القديم والمتقادم تمامًا كان من أوائل القطع الأثرية الصناعية التي حُفظت عمدًا.

أُعيد بيع المحرك لاحقًا، ثم قُدِّم إلى مفوضي براءات الاختراع لمتحف مكتب براءات الاختراع التابع لهم، والذي أصبح فيما بعد متحف العلوم في لندن. [ 1 ] وبذلك، لا يُعدّ المحرك أحد أقدم معروضات المتحف فحسب، بل هو أيضًا من أوائل القطع التي انضمت إلى مجموعته. عند عرضه لأول مرة، نُصب المحرك في هيكل مفتوح من الأمام يُحاكي مبنى محرك مبني من الطوب. [ 15 ] وهو معروض الآن على هيكل خشبي قائم بذاته، مما يسمح بفحص أسطواناته عن كثب.

بالنسبة لمحرك وُصف بأنه "من أسوأ المحركات التي كانت لديهم" عندما كان شبه جديد، فقد حظي بعمر تشغيلي طويل نسبيًا تجاوز 70 عامًا. كما تغير اسمه من " بعلزبول" العنيف إلى "أولد بيس" الأكثر ودًا ، مما يشير إلى أداء أكثر إرضاءً. [ 16 ] وتؤكد تقارير كل من جوزيف هاريسون، صانع العملات في دار سك العملة في سوهو [ 11 ] وويليام باكلي هذا الأمر. [ 1 ]

في عام 2009، حصل على جائزة التراث الهندسي من معهد المهندسين الميكانيكيين . [ 17 ]

ارتباك بين المحركات

توجد عدة مفاهيم خاطئة حول هذا المحرك، وقد تم تكرارها على نطاق واسع.

أول هذه الالتباسات هو أن هذا كان المحرك الثاني لوات (بعد محرك كينيل) والأول من إنتاج شراكة بولتون ووات. [ 7 ] في الواقع، تم بناء عدة محركات بين عام 1773 (عودة محرك كينيل إلى برمنغهام) وبناء محرك بعلزبول عام 1777. [ 18 ] وتشمل هذه المحركات محركات شهيرة مثل محرك النفخ الذي يبلغ قطره 38 بوصة والذي تم بناؤه عام 1775 لأفران جون ويلكنسون العالية في نيو ويلي ، بالقرب من بروسلي في شروبشاير ، ومحرك الضخ الذي يبلغ قطره 50 بوصة لمنجم بلومفيلد بالقرب من تيبتون في غرب ميدلاندز . [ 8 ] [ 18 ]

لا يزال اسم "بعلزبوب" غامضًا. تشير بعض المصادر إلى أنه يشير إلى محرك "كينيل" المُعاد بناؤه في برمنغهام. [ 7 ] وهناك دليلان يدعمان الرأي القائل بأن "أولد بيس" و "بعلزبوب" هما نفس المحرك. [ 8 ] أولًا، يُشتق اسم "بعلزبوب" من حركته العنيفة عند استخدامه تجريبيًا في عمليات التمدد، وهي تجربة طُبقت على المحرك الذي بُني حديثًا عام 1777. [ 1 ] ثانيًا ، يُوصف "بعلزبوب" بأنه محرك قطره 33 بوصة، كما هو الحال مع "أولد بيس" المعروضة اليوم. ولا يوجد أي سجل يُشير إلى أن شركة "بولتون آند وات" قد بنت محركًا آخر بهذا الحجم. [ 1 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ لا يزال محركان قديمان منموجودين، وهما محرك نيوكومن التذكاري في دارتموث ومحرك فيربوتوم بوبس في متحف هنري فورد .
  2. ↑ تميزت المحركات بقطر أسطوانتها، وكثيراً ما سُميت تيمناً به. هذا البعد (إلى جانب عوامل أخرى) حدد قدرة المحرك؛ فبينما كان من الممكن تغيير ضغط التشغيل وطول شوط المكبس بدقة، كانت الأسطوانة ثابتة عند التصنيع.
  1. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 ديكنسون، هـ. و.؛ جينكينز، ر. (1981) [ 1927]. جيمس وات ومحرك البخار . دار مورلاند للنشر. الصفحات 120-126 . ISBN  0-903485-92-3.
  2. 1 2 "محرك "أولد بيس" من تصميم بولتون ووات، 1777. متحف العلوم . مؤرشف من الأصل في 5 يونيو 2011. تم الاطلاع عليه في 14 يونيو 2011 .
  3. ↑ ""بيس القديمة" - رسم تخطيطي عام . متحف العلوم . 1861. مؤرشف من الأصل في 21 يوليو 2011. تم الاطلاع عليه في 14 يونيو 2011 .
  4. ↑ مارك مينيل (22 مارس 2011). "متحف العلوم "أولد بيس" - معرض جيمس وات . فليكر.
  5. ↑ "كوخ جيمس وات" . دليل اسكتلندا الجغرافي . تم الاسترجاع في 26 أبريل 2014. مباشرة إلى الجنوب الغربي من منزل كينيل ... ابتكر جيمس وات (1736-1819) محركه البخاري المحسن في عام 1765.
  6. ↑ "منزل كينيل" . هيئة التراث الاسكتلندي . تم الاطلاع عليه بتاريخ 26 أبريل 2014. تحتوي أرض المنزل على أطلال كوخ جيمس وات .
  7. 1 2 3 4 كراولي، تي إي (1982). محرك الشعاع . نشر سينيسيو. ص 44 – 45. ISBN  0-906831-02-4.
  8. 1 2 3 4 ويلسون، بي إن (1963). "المحركات الرئيسية التي تعمل بالماء". التراث الهندسي . المجلد الأول . مؤسسة المهندسين الميكانيكيين . الصفحات 58-59 .  
  9. ↑ أراغو، م. (1838). مديح تاريخي لجيمس وات . لندن. ص 88. أدخل البخار حتى يمتلئ ربع المسافة بينه وبين الصمام التالي بالبخار، ثم أغلق الصمام وسيستمر البخار في التمدد والضغط حول العجلة بقوة متناقصة 
  10. ↑ رسالة إلى جيلبرت ميسون ، 24 أبريل 1777، مجموعة بولتون ووات.
  11. 1 2 جوزيف هاريسون، مجموعة متحف العلوم
  12. ↑ رسالة إلى وات، 18 أغسطس 1777، مجموعة بولتون ووات.
  13. ↑ رسالة إلى بولتون، 20 سبتمبر 1777، مجموعة بولتون ووات.
  14. ↑ رسالة من وات إلى بولتون، 1781، مجموعة بولتون ووات.
  15. ↑ كراولي، تيرينس إلدون (1 يناير 1986). محركات الشعاع . برينسز ريسبره: منشورات شاير. الصفحات 9، 12. ISBN  978-0-85263-802-6.
  16. ↑ ستورر، جيه دي (1969). تاريخ مبسط للمحرك البخاري . لندن: جون بيكر. ص 58. ISBN  0-212-98356-3.
  17. ↑ "جائزة التراث الهندسي" . معهد المهندسين الميكانيكيين . ص 12. 
  18. 1 2 ديكنسون وجينكينز 1927 ، الفصل التاسع، محرك الضخ أحادي الفعل ، الصفحات 111-119