اختراعات واكتشافاتالعلوم

قصة اختراع المروحة الكهربائية

اقرأ في هذا المقال
  • ما هي قصة اختراع المروحة الكهربائية؟
  • تطوير المراوح الكهربائية
  • جهاز تكييف الهواء - Air Conditioning
  • أنواع المراوح الكهربائية
  • تطور اختراع المروحة الكهربائية عبر الزمن

تُستخدم المراوح الكهربائية لتنظيم درجات الحرارة الداخلية، عادةً ما يقوم الناس بستخدامها في أيام الصيف الحارة وحتى تقوم بزيادة حركة الهواء في كافة أنحاء المنزل، تختلف أنواع المراوح الكهربائية فبعضها متحركة ويمكن أن يتم وضعها على المكتب أو على الأرض، بينما يتم تثبيت الموديلات الأكبر بشكل دائم على السقف.

ما هي قصة اختراع المروحة الكهربائية؟

كان الناس يهوون أنفسهم يدويًا منذ آلاف السنين، قام المصريين القدماء بجعل العبيد يهوونهم بأوراق اللوتس الضخمة، كما استغل المصريون خدعة تهوية الهواء عبر الحصائر الرطبة أو الأوعية المملوءة بالماء للتبريد بالتبخير، فضل الإغريق والرومان ريش الطاووس للتهوية، أضاف الأباطرة الرومان قوة التبريد للثلج المنقول من جبال الألب، اخترع اليابانيون مراوح قابلة للطي في القرن الثامن، ربما تكون مستوحاة من طريقة طي الخفافيش لأجنحتها، لكن المروحة المحمولة كانت سلالة مينج الصينية (1368م إلى 1644م).

جلب التجار البرتغاليون الآسيويين المراوح إلى أوروبا في القرن الخامس عشر الميلادي، كما كان الصينيون روادًا في ميكنة المروحة، حوالي عام 180 بعد الميلاد ابتكر مخترع أسرة “هان” الشهير “تينغ هوان” مروحة دوارة تستخدم سبع عجلات، قطر كل منها 10 أقدام يمكن بواسطتها تبريد قاعة بأكملها، تم استخدام المراوح الدوارة اللاحقة ليس فقط للتبريد، ولكن أيضًا لتهوية ممرات المناجم، عادت الفكرة الرومانية للجمع بين المروحة والجليد والثلج إلى الظهور في محاولات القرن التاسع عشر المبكرة لتكييف الهواء.

في ثلاثينيات القرن التاسع عشر، في فلوريدا قام الطبيب الأمريكي جون جوري (1803م – 1855م)، بتفجير الهواء فوق دلو من الثلج لتبريد غرف المستشفى لمرضى الملاريا والحمى الصفراء، عندما تم إطلاق النار على الرئيس جيمس غارفيلد في عام 1881م، ابتكر مهندسو البحرية الأمريكية أداة غريبة تجمع بين مروحة وأقمشة مثلجة، مما أدّى إلى خفض درجة حرارة غرفة الرئيس 20 درجة، بينما استهلكوا 436 رطلاً من الجليد في الساعة.

تطوير المراوح الكهربائية:

كل أجهزة التبريد في العصور الماضية اعتمدت على مراوح تعمل بالطاقة البشرية، بعد ذلك بعد مرور عام على اغتيال غارفيلد، اكتشف ويلر كيفية تطبيق علم الكهرباء الوليدة لإثارة إعجاب الجماهير، بالاعتماد على أعمال توماس إديسون ونيكولا تيسلا، اخترع ويلر مروحة سطح مكتب تتكون من شفرتين، غير مغطاة بأي نوع من القفص الواقي تعمل بمحرك كهربائي، تم تسويق المروحة من قبل شركة (Crocker & Curtis Electric Motor Co)، واصل ويلر عمله مع مهندسي الكهرباء والإلكترونيات في (IEEE).

في عام 1901م، اشترى مكتبة جيه لاتيمر كلارك، مهندس كهرباء بريطاني، وتبرع بها إلى شركة (IEEE) الأمريكية بشرط أن توفر المجموعة مبنى مناسبًا لإيواء مجموعة كلارك، مع زيادة قدرها 1.5 مليون دولار أدّى ذلك إلى تأسيس مبنى الجمعيات الهندسية في نيويورك عام 1907م، أصبح ويلر فيما بعد رئيسًا لشركة (IEEE)، في غضون ذلك، وقع التطوير الإضافي للمروحة الكهربائية على عاتق فيليب إتش ديهل، المهاجر الألماني الذي فقد كل شيء في حريق شيكاغو عام 1871م، حصل ديهل على حصص في الساحل الشرقي، حيث ذهب للعمل في شركة (Singer Sewing Machine).

قام بأخذ محرك ماكينة خياطة، وركب شفرة مروحة وعلق كل شيء بالسقف، وبالتالي اخترع مروحة السقف، التي حصل فيها على براءة اختراع في عام 1887م، لاحقًا كرئيس لشركته الخاصة أضاف ديهل مصباحًا إلى السقف في عام 1904م، وضعت شركة (Diehl and Co)، وصلة كرة منقسمة على مروحة كهربائية، مما سمح بإعادة توجيهها بعد ثلاث سنوات، تطورت هذه الفكرة إلى أول مروحة تتأرجح.

بحلول عام 1910م كانت شركة (Westinghouse) تقوم بتسويق مروحة كهربائية للاستخدام المنزلي بزعم أنّ الكهرباء لتشغيلها لن تكلف سوى ربع بنس واحد في الساعة، تم تقديم مراوح النوافذ المستقلة، المصنوعة من البلاستيك بدلاً من المعدن وذلك في عام 1934م بواسطة شركة (Vent-Axia) البريطانية، في عام 1937م أدّى تطوير صفح بلاستيكي جديد لطلاء شفرات المروحة أدّى ذلك إلى جعل المراوح أكثر هدوءًا وأقل عرضة للالتواء أو التآكل.

جهاز تكييف الهواء – Air Conditioning:

كان العالِم كاريير (1876م – 1950م) يتقن الاختراع الذي من شأنه أن يترك مروحة ويلر الكهربائية المتواضعة في غبار التاريخ، ضرب الإلهام لكاريير بينما كان ينتظر القطار في ليلة باردة ضبابية، بحلول الوقت الذي وصل فيه قطاره أدرك العلاقة المتبادلة بين درجة الحرارة والرطوبة ونقطة الندى، بنى كاريير أول مكيف هواء له في يوليو 1902م، ليس لتبريد الناس، ولكن لإبقاء الورق باردًا وجافًا في مصنع طباعة ساكيت فيلهلمز في بروكلين، سرعان ما كان اختراع كاريير يستخدم في تبريد دور السينما والمتاجر الكبرى وحتى الكونجرس الأمريكي بحلول عام 1929م.

جعل جهاز تكييف الهواء ناطحات السحاب الحديثة عملية، بإمكاننا أن نقول إنّ جهاز تكييف الهواء غير الأمة، حيث أدّى إلى تبريد الحزام الشمسي الشديد الحرارة، بحيث يمكن إغراء جحافل من الأمريكيين بالانتقال إلى هناك ولتشجيعهم على العمل بأماكن باردة دون التعرض لدرجات الحرارة العالية، ومع ذلك في أجزاء من الصحراء الجنوبية الغربية، يستمر نوع بسيط من مروحة (Schuyler Skaats Wheeler) الكهربائية في تبريد الكثير من السكان، بعد ذلك تم اخترع جهاز مبرد التبخيري، الذي تم تطويره في ثلاثينيات القرن الماضي، يقوم بنفخ الهواء من خلال منصات مبللة بالماء، كما فعل قدماء المصريين.

أنواع المراوح الكهربائية:

المروحة الصندوقية:

إنّ شفرات المروحة الصندوقية والعلبة الخارجية مصنوعة من البلاستيك، بينما هيكلها الداخلي يشبه المروحة الكهربائية التقليدية، ما هو استثنائي في المروحة الصندوقية هو أنّ غطاءها المثقوب يمكن أن يدور بالكامل بزاوية 360 درجة، تمكن المروحة من ضبط اتجاه الريح وضمان التهوية المستمرة، تأتي مراوح الصندوق بأشكال وأحجام مختلفة، مثل مراوح محمولة ومراوح أرضية ومراوح حائط ومراوح سقف، يمكن تثبيت بعض مراوح الصندوق المزودة بألواح إضافية قابلة للطي على النوافذ كمروحة تهوية ومروحة تبريد.

مراوح البرج:

تكون مراوح البرج على شكل ناطحة سحاب، أمّا هيكل مراوح البرج رفيع جدًا، لكن مروحة البرج لا تخلو من العيوب، يمكن أن يكون الأمر صاخبًا جدًا عند التشغيل (تحدث صوتًا عند تشغيلها)، كما أنّ تفكيك مروحة البرج للتنظيف يعد مهمة شاقة، تختلف عن المراوح التقليدية فهي تقوم بدفع الهواء عبر عمود الهيكل بمجموعة من الشفرات بشكل عموديً داخل العمود.

قوة تدفق الهواء لمروحة البرج ألطف من مروحة البرج التقليدية المستخدمة خلال العصور القديمة، مساحة تهوية مروحة البرج أصغر أيضًا، مما يجعلها خيارًا أكثر ملاءمة للبيئات المكيفة، لكن مراوح البرج مع التكنولوجيا سيئتها بأنّها لا تعاصر التطورات الحديثة، اليوم بإمكاننا العثور بسهولة على إصدارات أقل حجماً وأكثر هدوءًا من مروحة البرج تسمّى (Slim Tower).

المروحة الخالية من الشفرات:

تتميز بأنّها طويلة وبيضاوية الشكل، قد يكون من المحير الشعور بأنّ تدفق الهواء القوي بشكل استثنائي يأتي من العدم المطلق، آلية عمل المروحة الخالية من الشفرات تتمثل بأنّها تمتص التوربينات الهواء إلى قاعدة المروحة، ويُدفع الهواء عبر الشق البيضاوي للجسم، مما يؤدي إلى تدفق قوي للهواء، تخلق المروحة الخالية من الشفرات ضوضاء أقل عند التشغيل، وتتميز بتدفق هواء أقوى وأكثر ثباتًا من مروحة البرج، زاوية التهوية واسعة أيضًا؛ هذا هو السبب في أنّ المروحة الخالية من الشفرات يمكن أن تعمل كبديل لمروحة التهوية العادية.

مراوح الحائط:

بصرف النظر عن كونها خيارًا موفرًا للمساحة، عند تركيبها بجانب مكيف الهواء، يمكن لمروحة الحائط أن تزيد بشكل كبير من فعالية التبريد العامة، عند تركيب مروحة الحائط ربما يتعين عليك حفر بعض الثقوب على الحائط، لذلك يجب النظر بعناية في موضع المروحة الدقيق مسبقًا، حتى لايؤدي إلى بعض الأمور الخطيرة أو غير المريحة.

مراوح السقف ومراوح المشبك:

تُعتبر مروحة السقف أيضًا خيارًا جيدًا لتوفير المساحة، كما أنّ شفرات المروحة الكبيرة تخلق رياحًا أقوى تصل إلى مساحة كبيرة، عند استخدامها مع مكيف الهواء، يمكن تبريد الجزء الداخلي بسرعة كبيرة، يمكن للتصاميم الجميلة لمروحة السقف أن تجلب الأناقة إلى منزلك.

مراوح المشبك تحتوي على قاعدة ذات مشبك كبير وقوي يسمح لك بإرفاق المروحة بسهولة على الطاولات وألواح الرفوف، نظرًا لصغر حجمها نسبيًا، تتمتع مروحة المشبك بتدفق هواء أضعف من المراوح الأخرى المذكورة أعلاه، ولكن بالنسبة للعاملين في المكتب، فإنّ إضافة مروحة صغيرة إلى المكتب هي الحل الأمثل للتبريد في العمل.

تطور اختراع المروحة الكهربائية عبر الزمن:

  • في عام 1734م: اخترع الفرنسي جون ثيوفيلوس ديساجولييه مروحة مجداف لتهوية المناجم.

  • في عام 1882م: اخترع (Schuyler Skaats Wheeler) المروحة الكهربائية.

  • في عام 1889م: حصل فيليب إتش ديهل على براءة اختراع لمروحة السقف.

  • في عام 1894م: نشر البروفيسور الألماني هيرمان ريتشل دليل حساب وتصميم منشآت التهوية والتدفئة.

  • في عام 1896م: تم إنتاج مروحة بأكثر من نصلتين.

  • في عام 1902م: قام ويليس كاريير باختراع جهاز تكييف الهواء.

  • في عام 1911م: قام كاريير بالكشف عن المعادلات النفسية العقلانية، التي لا تزال أساس علم تكييف الهواء.

  • في عام 1914م: يعد منزل تشارلز جيتس في مينيابوليس أول منزل مكيف بتكلفة 10,000 دولار.

  • في عام 1922م: استبدل الناقل الأمونيا بالديلين الأقل خطورة كمبرد.

  • في عام 1925م: حصل مسرح ريفولي السينمائي في برودواي في مدينة نيويورك جهاز مكيف متطور من نوعه.

  • في عام 1953م: تجاوزت مبيعات الولايات المتحدة من مكيفات النوافذ المليون.

المصدر
كتاب موسوعة الاختراعات والاكتشافات العلمية، أماني الشافعي كتاب الاكتشافات العلمية، محمد رفعتكتاب الاختراعات، لايونيل بيندركتاب اختراعات واكتشافات وعلماء،كلود بريزنسكي

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

زر الذهاب إلى الأعلى