המצאת הרכבת

מנוע הקיטור המתנייד הראשון

המצאת מנוע הקיטור אכן הציתה את דמיונם של אנשים מסוימים בדבר היכולת לרתום אותו ככוח הנעה תחבורתי. אך מספרם היה מועט, הדעה הכללית הרווחת באותה תקופה הייתה הפוכה מכך. האפשרות להניע עגלה כבדה בעזרת כוח הקיטור נתפסה כלא מציאותית. דווקא ממציא מנוע הקיטור,

גֶ'ייְמְס ווַאט (James Watt)

, אשר נחשב כמורה-דרך בכל הקשור לניצול כוח הקיטור, היה מהפוסלים העיקריים בדבר האפשרות לניצולו לשם הנעה. דעתו הנחרצת בנושא הרפתה את ידיהם של אנשים רבים. למשל, כאשר אחד מעוזריו המבריקים ביותר של וואט,

ווִילִיאַם מוּרְדוֹק (William Murdock)

, החליט ללכת בכיוון זה הוא זכה לביקורת צוננת מצדו של וואט. אף על פי כן, מורדוק, הסקוטי בעל הכישורים המכאניים המתאימים, החליט לנסות לבנות מכונת מנוע-קיטור ניידת על גבי גלגלים. הוא בנה דגם קטן שאותו אף ניסה בהצלחה מסוימת. אך, כאמור הוא לא זכה לגיבוי מצד וואט, הלה ביטל את ההמצאה כצעצוע בלבד אשר לא תצא ממנו תועלת מעשית כלשהי. מורדוק, שלא זכה לגיבוי, התייאש לבסוף, זנח כיוון זה וחזר לפתח את מנועי הקיטור הנייחים של החברה שבבעלותו של וואט אשר שימשו כמשאבות מים.

מורדוק נכנע לגישתו של וואט, אך לא רחק היום וקמו לוואט מתחרים אחרים אשר קראו עליו תיגר.

המתחרה הראשון המשמעותי שקם היה

ג'וֹנָתן הוֹרְנְבְּלוֹאֶר (Jonathan Hornblower)

. הלה שם לב לבזבוז האנרגיה המתרחש במנוע הקיטור במבנהו הנוכחי. הקיטור מבצע עבודה של דחיפת הבוכנה. אך לאחר דחיפת הבוכנה נפלט הקיטור החוצה מהמערכת ללא כל שימוש נוסף, זאת למרות שהקיטור עדיין חם, עדיין בעל לחץ מסוים ועדיין מסוגל לבצע עבודה נוספת. הורנבלואר הציע לנצל את כוחו של הקיטור הנפלט לביצוע עבודה חוזרת ובכך להגדיל את ניצול אנרגיית הקיטור של מנוע הקיטור. הורנבלואר חיבר בצינור את פליטת הקיטור כך שזו תתפשט במיכל שני, נוסף, תוך כדי דחיפת בוכנה שנייה. הקיטור הנכנס לתוך המיכל השני הוא כמובן בלחץ נמוך יותר מהקיטור אשר נכנס למיכל הראשון. הפרש לחצים זה יגרום לשתי הבוכנות לנוע בקצב עבודה שונה. כדי לאזן בין קצב העבודה של שתי הבוכנות נדרש שהמיכל השני יהיה משמעותית גדול יותר מהמיכל הראשון. בעזרת מציאת היחס הנכון בין נפחי המיכלים ניתן היה לתאם את קצב העבודה של שתי הבוכנות.

מנוע קיטור מסוג זה נקרא מנוע קיטור מורכב. מנוע הקיטור המורכב יכול מכיל לפחות שני גלילים כאשר הקיטור המנוצל בגליל האחד עובר אל הגליל הבא אחריו. בשנת 1781 בנה הורנבלואר את המנוע המורכב הראשון.

אף על פי שמנוע הקיטור המורכב שהמציא הורנבלואר היה יעיל יותר ממנוע הקיטור הפשוט של וואט ואף לא הצריך יחידת מעבה הוא לא זכה להצלחה בתחילת דרכו. ראשית, הפטנט הבלעדי שניתן לוואט על המצאת מנוע קיטור כללי (פשוט או מורכב) עדיין היה בתוקף ומנע מהורנבלואר מלהרוויח כלכלית מהפיתוח שלו. גם לאחר שפג תוקף הפטנט של וואט עדיין לא זכה המנוע המורכב להצלחה וזאת מסיבות טכניות. כדי שניתן יהיה להפיק תועלת מהתפשטות הקיטור במיכל השני נדרש שהקיטור יצא מהמיכל הראשון בלחץ מספיק גבוה. כדי שהקיטור יצא מהמיכל הראשון בלחץ מספיק גבוה נדרש שהוא מלכתחילה ימצא במיכל הראשון בלחץ גבוה מאוד. לשם-כך נדרש דוד ומערכת מנוע קיטור המסוגלים לעמוד בלחץ קיטור גבוה מהרגיל. בתקופה ההיא לא הייתה קיימת עדיין הטכנולוגיה הנדרשת לשם בניית מיכלים, אטמים וכדומה המסוגלים לעמוד בלחץ קיטור גבוה. לכן לא ניתן היה לבנות מנוע מורכב שיהיה אמין ומוצלח דיו לשימוש מסחרי.

אך השנים לא אחרו לבוא ומתחרה נוסף קם לוואט שקרא תיגר על מבנה מנוע הקיטור הפשוט שלו והציע מבנה חדש למנוע הקיטור, כך שניצולת אנרגיית החום בו תהיה גדולה יותר. היה זה הממציא

רִיצַ'ארְד טְרֶוִיתִיק (Richard Trevithick)

.

טרויתיק הסכים שמנוע הקיטור הנוכחי אינו יכול לשמש כמכונה ניידת שתהיה גם שימושית לשם נשיאת משאות כבדים. אך הוא כן סבר כי ניתן להכניס בו שינוי מהותי אשר יהפוך אפשרות זו כמעשית. השינוי שהציע טרויתיק הוא לאפשר את הגדלת לחץ הקיטור הפועל בתוך המערכת בעזרת שינוי פשוט. השינוי הפשוט שטרויתיק הציע הוא לשנות את צורת המיכל בו מוחזק הקיטור. במקום מיכל מלבני בו הקיטור לוחץ על דפנות המיכל במידה לא שווה, השתמש טרויתיק במיכל גלילי בו הלחץ מתפשט ומתפזר בצורה אחידה. כך קטן במידה משמעותית החשש מפיצוץ המיכל. בנוסף לשינוי צורת מבנה המיכל הציע טרויתיק להגדיל את שטח מגע החום של התנור עם הגליל כך שניצול חום הבעירה של הפחם יהיה מרבי.

הגדלת לחץ הקיטור במערכת בטכניקה פשוטה זו אפשרה לטרויתיק להשיג שני דברים חשובים. בעזרת הגדלת לחץ הקיטור ניתן היה להקטין את מימדי מנוע הקיטור ממנוע כבד המאכלס מבנה שלם כשם שהיה במשאבות המים של אותה תקופה למימדים קטנים כך שניתן לבנות ממנו כלי תחבורה. הגדלת לחץ הקיטור אפשרה גם לפלוט את הקיטור החוצה מתוך המערכת אף ללא צורך ביחידת מעבה, כך ניתן היה לעקוף את הפטנט של וואט על יחידת המעבה ולהתחמק מהצורך לשלם לו תמלוגים מיוחדים על כך.

עוד לפני שפג הפטנט של וואט החל טרויתיק לעבוד על מבנה מנוע הקיטור החדש שלו. ברם, את בניית האב-טיפוס הראשון להמצאתו הוא השלים רק בשנת 1801, כשנה לאחר שהפטנט של וואט כבר פקע. היה זה מנוע הקיטור הנייד הראשון. כלי תחבורה ממונע זה היה מיועד לשימוש בדרכים הרגילות ולכן יש המתייחסים אליו כאל הרכב הממונע הראשון שהומצא!

מנוע הקיטור המתנייד הראשון

נסיעת המבחן של הרכב בעל מנוע הקיטור הייתה בתנועה איטית במעלה גבעה כשעליו נתלים מספר אנשים שחגגו את החוויה המרגשת. פעולת הקיטור בלחץ גבוה פלטה החוצה את הקיטור המנוצל בנשיפות קולניות, חדות וקצובות. מאפיין קולני זה הקנה להמצאה החדשה את הכינוי החביב "בילי המתנשף". מסע הניצחון הסתיים בחגיגה בפאב השכונתי. אך החגיגה הסתיימה בטרגדיה כאשר המנוע הלוהט הצית את מבנה הסככה בו הוא הושאר וה- "מתנשף" עלה באש ונהרס לגמרי.

אחרי תקלה מצערת זו בנה טרויתיק דגם נוסף, בשנת 1803. דגם זה היה מוצלח יותר מהקודם ואף נראה נע ברחובות לונדון מספר פעמים. אך הוא לא היה מוצלח מבחינה כלכלית. מנוע הקיטור המתנייד החדש היה יקר לייצור, איטי בתנועתו וכדי להפעילו נדרש זוג פועלים וכמות ניאותה של פחם, זאת בעוד שעגלה פשוטה עם סוס נעה במהירות גדולה יותר ודרשה רק הפעלה של אדם אחד ושק חציר. משקיעים לא התעניינו בהמצאתו של טרויתיק בשל אי כדאיותה הכלכלית הברורה. בצר לו זנח טרויתיק את מנועי הקיטור המתניידים ברחובות, אך הוא כן גילה עניין במסילות המשמשות את המכרות להובלת אוצרותיהן על גבי עגלות הנמשכות בידי סוסים. אולי שם טמונה התועלת המעשית?

לפרק הקודם | לפרק הבא


[ הצורך באמצעי תחבורה חדש | המצאת המסילה |
מנוע הקיטור המתנייד הראשון | קטר הקיטור הניסיוני הראשון |
קטר הקיטור המוצלח מסחרית הראשון | התפתחות רשת מסילות הברזל |
התפתחות המצאת הרכבת | רכבת ישראל ]





[ 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 ]