قصة اختراع المحرك البخاري

نجح وات وبولتون في تطبيق محركهما على ضخ المياه، كان بولتون صناعيًا ذا رؤية عظيمة، واستغل الفرصة لتطبيق المحرك على صناعات أخرى، عند تحريك المحرك البخاري إلى الداخل، أصبح الجهاز مفيدًا لتشغيل المطاحن ومصانع النسيج، السلسلة التي ربطت المكبس بالحزمة في المحركات السابقة قد تمّ استبدالها بآلية حركة موازية، أخبر وات ابنه أنّه كان فخوراً بهذا الاختراع أكثر من فخره بالمحرك نفسه، جعلت الآلية من الممكن للمكبس أن يعمل بحركة محاذاة تمامًا لأعلى أو لأسفل، المحرك البخاري يقوم بالعمل عن طريق الدفع لأعلى، الغلايات المستخدمة لهذا الجهاز هي أيضًا غلايات الضغط الجوي.

السيرة الشخصية لمخترع المحرك البخاري جيمس وات:

ولد جيمس وات عام 1736م، في جرينوك باسكتلندا، كان جيمس طفلًا نحيفًا ضعيفًا يعاني من الصداع النصفي وآلام الأسنان، استمتع بالرياضيات في المدرسة النحوية، وتعلم النجارة أيضًا من والده، كان والده نجارًاوبنى أي شيء من الأثاث إلى السفن ولكنه عمل في المقام الأول في بناء السفن، تعرف وات على المساعدات الملاحية على متن السفن، الأرباع، البوصلات، التلسكوبات، في منتصف سنه كان يعلم أنّه يريد أن يصبح صانع آلات، كان والد وات قد خسر للتو استثمارًا كبيرًا بسبب غرق سفينة، وكان بإمكانه رؤية فوائد مهنة أخرى، لذلك كان داعمًا لطموحات وات، لسوء الحظ  لم تكن هناك فرص للتدريب على الآلات في مدينة (Greenock).

في عام 1754م، ذهب وات إلى جلاسجو باسكتلندا وتعرف على روبرت ديك من خلال أحد أقاربه الذي عمل في جامعة جلاسكو، أعجب روبرت ديك بمهارات وات الأساسية في صناعة الآلات الموسيقية، شجع ديك وات على الذهاب إلى لندن للتدريب، قضى وات أسبوعين في لندن بحثًا عن فرصة للتدريب المهني، ومع ذلك قام صانعو الأدوات بحماية تجارتهم بقواعد، لم يتبع جون مورغان، صانع الآلات في قلب لندن، القواعد دائمًا ووافق على اتخاذ وات كمتدرب على شروط الأجر القليل، أدرك مورغان قدرات وات، ووافق على جعل فترة التدريب المهني إلى سنة واحدة.

أخذ وات العرض في عام 1755م، في غضون شهرين تجاوزت قدرات وات قدرات المتدرب الرسمي لمورغان، الذي كان هناك لمدة عامين، كان وات حريصًا على حشد عدة سنوات من التدريب في سنة واحدة، وعمل لمدة 10 ساعات في ورشة العمل الباردة، وعمل مقابل مبلغ نقدي بسيط، وتدهورت صحته خلال هذا الوقت، كانت بريطانيا في حالة حرب مع فرنسا، وكان الجيش يجبر أي رجل قادر على العمل في للالتحاق بالجيش، تجنب وات الشوارع لهذا السبب، أنهى وات سنته التدريبية بنجاح، لكن صحته انهارت بعد ذلك مباشرة تقريبًا.

عاد وات إلى غلاسكو عام 1756م، وهو مدرب صانع آلات، علم معارفه في جامعة غلاسكو بعودته، وقدموا له بعض الأعمال، أنشأ وات متجره، لكنه وجد أنّ صانعي الأدوات الآخرين تجنبوا أوراق اعتماده وتدريبه، كان دخيلاً في غلاسكو بعد أن تدرب في لندن، أدرك أساتذة الجامعة قدراته، ولم يحتاجوا إلى التقيد بتقاليد صانعي الأدوات، لقد رتبوا للحصول على إذن لإنشاء متجر لـ (Watt) على أرض الجامعة وأنشأوا منصب “صانع الآلات الرياضية للجامعة”، حتى مع منصب وات الجديد، كان وات لا يزال يواجه صعوبة في العثور على عمل كافٍ لأنّ صانعي الأدوات الآخرين كانوا معاديين له، بدأ في صنع الآلات الموسيقية لتجنب المنافسة.

في عام 1758م، قدّم له مهندس معماري الدعم لفتح متجر جديد في قلب مدينة جلاسكو، نمت أعماله وسمعته بشكل واسع وبحلول عام 1763م، كان لديه متدربين خاصين به، كان (Watt) دائمًا يعمل من علماء الجامعة، كان البروفيسور جون أندرسون هو الأخ الأكبر لرفيق مدرسة القواعد، ذات يوم في عام 1763م، جلب البروفيسور جون أندرسون مشكلة جديدة إلى وات، كان لدى الجامعة نموذج مختبري لمضخة (Newcomen) للتحقيق في سبب احتياج المضخات واسعة النطاق إلى الكثير من البخار.

عانى النموذج من مشكلة وكان سيتوقف بعد بضع ضربات، أدرك وات أنّ الخلل كان ناتجًا عن غلاية صغيرة الحجم لا يمكنها توفير بخار كافٍ لإعادة تسخين الأسطوانة بعد بضع ضربات، أثناء استكشاف الأخطاء وإصلاحها للنموذج المختبر، اكتشف وات السبب الرئيسي لاستهلاك المحركات كاملة الحجم لمثل هذه الكميات الهائلة من البخار، ومع ذلك فإنّ تنفيذ الحل لم يأت بسهولة، كان مضخات (Newcomen) تتطلب كميات هائلة من البخار حيث تمّ تبريدها خلال كل تمريرة، ثم إعادة تسخينها، احتاج واط إلى طريقة لتكثيف البخار دون تبريد الأسطوانة.

قلب وات المشكلة في رأسه لأشهر وأجرى العديد من التجارب، لقد تعلم الكثير عن خصائص البخار، واكتشف بشكل مستقل حرارة التبخر الكامنة في تجاربه، قام أيضًا بجدولة ضغط بخار الماء عند درجات حرارة مختلفة، اكتشف وات أنّه باستخدام مكثف منفصل، يمكن أن تتم عملية التكثيف باستمرار ويمكن تفريغ أسطوانة البخار بينما تظل ساخنة، سوف يندفع البخار إلى المكثف حيث يكون الضغط مساويًا تقريبًا لضغط بخار الماء، صنع وات مكبسًا مؤقتًا ومكثفًا باستخدام حقنة نحاسية، ملأ الحقنة بالبخار ثمّ قام بضخ الهواء.

جون روبوك، رجل صناعي ولديه عقود إيجار لرواسب الفحم، وافق روبوك على دعم تطوير محرك وات بعد أن رأى النموذج يعمل، كرس وات الكثير من الوقت لاستكشاف الأخطاء وإصلاحها وتطوير نموذج كامل الحجم، لم يوظف روبوك ميكانيكيين من ذوي الخبرة التي يتطلبها مشروع وات، كان وات نفسه صانع أدوات من الدرجة الأولى، لكنه لم يكن مناسبًا لإدارة طاقم العمل لتشغيل المضخة، كانت التجارب بطيئة ومكلفة، كانت الصعوبة الأكبر هي الحفاظ على الختم على المكبس الكبير، في محرك (Newcomen)، تمّ صنع المكبس والأسطوانة من الحديد الزهر ولم يكن المكبس ساخنًا، وكانت الملاءمة رديئة الجودة للغاية، كان مثل هذا الحل غير مقبول مع تصميم وات حيث كان من المقرر الحفاظ على المكبس ساخنًا.

كان وات يعاني من ديون ضخمة، وكان روبوك داعمًا لوات وشجعه على مواصلة العمل في المضخة، كان (Watt) قادرًا على الحصول على محرك كبير يعمل بشكل جيد بما يكفي للتقدم بطلب للحصول على براءة اختراع، وموّل (Roebuck) براءة اختراع المحرك التي تم منحها في عام 1769م، في المقابل وافق (Roebuck) على سداد جميع ديون (Watt) لمتاجر الأدوات الخاصة به، لكنه سيأخذ اثنين ثلث المال الذي صنعه الاختراع، وجد وات هذه الاتفاقية مقبولة لأنّ التجارب الكبيرة كانت بطيئة ومكلفة.