جان إتيان لينوار - من الجاركون إلى المخترعين المشهورين عالميًا
الطريق الطويل للاختراع
بدأ العقد الثالث من القرن التاسع عشر، ولكن على الرغم من محاولات العديد من المخترعين، لم يتم تصميم محرك احتراق داخلي عملي ووضعه في الإنتاج. سيطرت المحركات البخارية على الصناعة.
وفي عام 1822، في بلدة بلجيكية صغيرة، ولد جان إتيان لينوار في عائلة تاجر صغير، الذي نضج، تصحيح هذا النقص.
توفي والده عندما كان الصبي يبلغ من العمر ثماني سنوات فقط، وعندما كان طفلا، واجه جان المشقة في وقت مبكر. وعندما كان الطفل بالكاد يبلغ من العمر 16 عامًا، حدثت مأساة أخرى - توفيت والدته، وهي مواطنة باريسية. ذهب صبي يتيم سيرًا على الأقدام بحثًا عن الثروة إلى باريس، حيث يعيش عمه (شقيق والدته)، وهو مهندس ناجح.
ترك قصر عمه انطباعًا لا يمحى على الشاب لينوار، لكن أقرب أقربائه كان أقل جاذبية بكثير - فقد سلم عدة فرنكات إلى ابن أخيه من خلال خادم ونصحه بالخروج. لكي لا يموت من الجوع، حصل جان على وظيفة جارسون (نادل) في مطعم صغير.
خلال هذا الوقت العصيب (على ما يبدو، تحت انطباع ثروة عمه المهندس الناجح)، يطور الشاب شغفًا قويًا بالتكنولوجيا: فهو ينفق الإكراميات التي يتلقاها في مراكز التسوق الباريسية، ويشتري المطبوعات التي تحتوي على مواد التصميم من المحركات الحرارية، وحتى عن طريق الخطأ يكتسب أعمال S. Carnot، والتي لا يزال لا يفهم أي شيء عنها.
بمرور الوقت، تستحوذ هواية جديدة على ذهن الشاب تمامًا، ويبدأ جان في تحمل عبء مهنة الجارسون، التي كان يمارسها منذ أكثر من عامين. بعد أن غير مسار حياته بشكل حاد، حصل لينوار على وظيفة عامل في مصنع المينا، حيث حدث تطوره التدريجي كفني. وسرعان ما توصل إلى طريقة جديدة لتطبيق المينا، حيث يحصل على أرباح ثابتة من المالك، ويتحسن وضعه المالي بشكل ملحوظ.
كما تعلم، يبدو دائمًا أن أي موظف يتقاضى أجرًا زهيدًا. ثم في أحد الأيام الجميلة، قدم لينوار طلبًا للمالك بدفع المزيد مقابل اختراعه. النهاية قياسية: يطير جان إلى الشارع، ويأكل بسرعة آخر أمواله، ويتوسل، بل ويقضي عقوبة السجن لمدة 3 أشهر بسبب أعمال غير قانونية (كمنظم ورشة عمل غير قانونية لتصنيع الأقفال).
ونتيجة لذلك، تم تعيين لينوار العاطل عن العمل والمدان سابقًا، والذي كان يعيش حياة نصف جائعة، بدافع الشفقة من قبل الإيطالي الفرنسي هيبوليت مارينوني في ورشة الجلفانوبلاستيك الخاصة به. وسرعان ما يتوصل لينوار الذكي إلى عدد من الاختراعات لتقليل تكلفة الإنتاج.
بعد ثلاث سنوات، اخترع جان طريقة جديدة للطلاء الكهربائي، ولكن بعد أن تعلم من تجربته السابقة، حصل على براءة اختراع لها أولاً ثم اقترحها على مارينوني. وبعد تقييم احتمالات استخدام الاختراع، يوافق صاحب الورشة على الشروط المطروحة. تزداد سمعة لينوار المهنية على نطاق المالك بشكل أكبر، ونتيجة لذلك تصبح علاقتهما شراكة وحتى صداقة.
بالنسبة للمخترع المستقبلي، كان هذا نجاحًا كبيرًا: أصبح المهندس الميكانيكي والكهربائي الممتاز مارينوني فيما بعد مرشدًا ومساعدًا للمالك. والآن يسمح المال ووقت الفراغ الذي ظهر لـ Lenoir بالانغماس تمامًا في العملية الإبداعية لتنفيذ فكرة طال انتظارها - إنشاء محرك احتراق داخلي غير مكلف وفعال.
وفقا لمذكرات المخترع، في ذلك الوقت كان السؤال الرئيسي الذي عذبه هو اختيار الوقود لاستخدامه في محركه المستقبلي. لقد ساعدتني حادثة على اتخاذ القرار.
في أحد الأيام، كان جان يتناول العشاء في مطعم كان يعمل فيه ذات يوم كحارس. تم تنظيم الإضاءة فيها باستخدام نفاثات غاز صغيرة توضع فوق كل طاولة. تبين أن الغطاء الزجاجي للمخروط الموجود فوق طاولة لينوار مكسور، واقترب الجارسون واقترح استخدام كأس النبيذ بدلاً من ذلك.
وبينما كان الجارسون يبحث عن أعواد الثقاب، تراكم الكثير من الغاز تحت الزجاج، وبعد إشعال النار فيه، حدث انفجار صغير وتطاير الزجاج عاليًا في الهواء. عندها خطرت للينوار فكرة استخدام غاز الإضاءة في سيارته، والتي كانت دائمًا في متناول اليد في باريس.
ولكي نكون منصفين، تجدر الإشارة إلى أن استخدام الغاز كوقود اقترحه جون باربر في عام 1791. لكن محرك الاحتراق الداخلي الخاص بها لم يخرج قط من مرحلة التصميم الاستكشافي.
كان لينوار شخصًا أميًا تقنيًا وقادرًا على التعلم الذاتي، وفي هذه الظروف يختار المسار الأكثر عقلانية - فهو يقرر التعرف على تطورات أسلافه. يقضي أسابيع في مكتب براءات الاختراع، حيث يبحث بشكل منهجي وتدريجي عن جميع براءات الاختراع الخاصة بمحركات الاحتراق الداخلي. من خلال دراسة الجزء الوصفي، لا يكتسب جان المعرفة التقنية فحسب، بل يتعلم أيضًا، مثل شخص ذكي، ليس من نفسه، ولكن من أخطاء الآخرين.
وشيئًا فشيئًا، تخطر في ذهن أحد الفنيين الشباب الموهوب فكرة بناء محرك احتراق داخلي عملي، يجمع بين كل تلك الأفكار السليمة التي اكتشفها المخترعون الذين شقوا أمامه هذا الطريق الصعب.
لم يخترع Smart Lenoir المحرك من الصفر، بل سلك مسارًا أبسط وأكثر تعقيدًا في نفس الوقت - فقد قرر الجمع بين العديد من الحلول التقنية التي تم اختراعها مسبقًا في تصميم واحد، مع الأخذ من كل اختراع (كما بدا له) الأكثر مهمة وقابلة للحياة (هذه العملية الإبداعية للتحليل الدقيق للعديد من براءات الاختراع التي وصفها لينوار لاحقًا بالتفصيل).
لم تكن المهمة سهلة، حيث كان هناك العديد من الاختراعات، ولكن لم يصل أي محرك إلى الكمال الفني ولم يدخل في الإنتاج الضخم. قام جان باختيار المواد وتحليلها بعناية، ولم يرغب في تكرار تصميم شخص آخر تم تطويره مسبقًا عن طريق الخطأ في محركه الحراري، ثم قاوم في المحكمة دفاعًا عن براءة اختراعه.
باللغة الحديثة، أجرى لينوار (كما ذكر في مذكراته) حتى قبل بدء البناء، دراسة براءات اختراع متعمقة لتطوير محركات الغاز التي لم تتجاوز أبدًا مرحلة النموذج الأولي، وفي النهاية جمع أرشيفًا لائقًا لبراءات الاختراع.
لقد أثراه هذا النشاط بلا شك بالمعرفة العملية الواسعة. لكن معرفته النظرية كانت هزيلة، الأمر الذي لم يقوده في النهاية إلى فكرة استخدام الضغط المسبق للخليط القابل للاحتراق قبل إشعاله - فبدا له أنه لا فائدة من ذلك، ولم يؤدي إلا إلى تعقيد الأمر تصميم المحرك.
ونتيجة لذلك، تم تصنيف اختراعه، المحمي ببراءة اختراع فرنسية بتاريخ 24 يناير 1860، وفقًا للتصنيف الذي تم تقديمه لاحقًا لمحركات الاحتراق الداخلي، على أنه محركات "بدون ضغط".
وكما يشير المؤرخون، فإن لينوار لم يصمم المحرك الجديد بمفرده. في تصنيع وضبط عينات العمل الأولى، ساعد المخترع إيبوليت مارينوني، الذي كان ميكانيكيًا أكثر خبرة من لينوار، وقد بذل الكثير من العمل في نجاح العمل المتصور، ونتيجة لذلك نجح في تجسيد أفكار المخترع في المعدن. يعتقد بعض المصممين (على وجه الخصوص G. Guldner) أن مارينوني هو من طور نموذجًا مدروسًا للغاية لمحرك Lenoir والذي أصبح فيما بعد نموذجًا قياسيًا.
ومع ذلك، في البداية كان مارينوني، الذي تم إعادة توجيه إنتاجه نحو إنتاج أجزاء للمحركات البخارية، متشككًا في فكرة جان ورفض المشاركة في مشروعه. وصلت الأمور إلى الانهيار: غادر لينوار الفخور إلى إنجلترا في فبراير 1860، وحصل على براءة اختراع لاختراعه هناك وحاول إثارة اهتمام الصناعيين الإنجليز ببناء محرك. لكنهم أيضًا ينظرون إلى اختراعه بعين الريبة ويدعوونه إلى تقديم نموذج أولي عملي أولاً.
نتيجة لذلك، يعود المخترع، الذي كسرته المصاعب التي عانى منها، بعد أن أنفق كل أمواله وتحول مرة أخرى إلى متسول، إلى باريس ويتوسل مارينوني باكيًا أن يأخذه كعامل بسيط، فقط للسماح له بتصنيع سيارته ببطء. المحرك في وقت فراغه.
على ما يبدو، كان مارينوني رجل طيب، قبل مرة أخرى لينوار في المصنع، وحتى قريبا، أصبح مهتما بفكرته، بدأ في مساعدته، وحل العديد من صعوبات التصميم التي نشأت أثناء بناء المحرك.
ونتيجة لذلك، أدى العمل بالحماس والخبرة الفنية جنبًا إلى جنب إلى تحقيق نتائج عملية في شكل منتج عملي.
ولادة محرك
كان المحرك المصمم في مصنع مارينوني بسيطًا للغاية ويعمل وفق خوارزمية تذكرنا بدورات تشغيل المحرك البخاري. يقوم المكبس القرصي، كما هو الحال في المحرك البخاري، بتقسيم حجم الأسطوانة إلى تجاويف. لنفترض أنه عند توقف السيارة، تظل على الجانب الأيسر من الأسطوانة.
مدفوعًا بمقبض البداية ويتحرك إلى اليمين، يقوم المكبس بأقل من نصف شوطه بقليل وفي هذا الوقت يمتص خليط الغاز والهواء في التجويف الأيسر للأسطوانة. ثم يتم إغلاق نافذة الدخول بواسطة البكرة، ثم يتم إشعال الخليط عن طريق شرارة كهربائية، ويقوم ضغط الغاز المتولد أثناء احتراق الخليط بتحريك المكبس إلى أقصى الموضع الأيمن (الشكل "ب" و"ج" ") ويتم دفع المكبس بقوة عبر القضيب ودولاب الموازنة المنزلق.
ثم يتم فتح نافذة المدخل اليمنى ونافذة العادم اليسرى. المكبس، الذي يقوده دولاب الموازنة، الذي اكتسب القصور الذاتي إلى الموضع الأيسر، يدفع غازات العادم من التجويف الأيسر وفي نفس الوقت يمتص شحنة هواء غاز جديدة إلى اليمين الناتج. بعد إغلاق منفذ السحب الأيمن بواسطة البكرة، يشتعل الخليط بواسطة شرارة ويعود المكبس بسرعة إلى الموضع الأيسر، مكملاً دورة الدوران الكامل للحدافة.
وهكذا، اخترع لينوار محرك غاز ثنائي الشوط "مزدوج الفعل" عملي، حيث أن كل شوط (حركة المكبس من موضع متطرف إلى آخر) تجمع بين شوط القدرة، والاحتراق، بالإضافة إلى سحب شحنة جديدة. وانبعاث غازات العادم.
ومن المثير للاهتمام أن لينوار كان أول من فعل ذلك قصص في بناء المحرك الشامل، استخدم نظام الإشعال الكهربائي (في ذلك الوقت لم يكن موثوقًا بدرجة كافية بعد)، ويتكون من خليتين كلفانيتين بنسن تعطيان جهدًا إجماليًا يبلغ 3,62 فولت، وملف تحريضي، وقاطع، وشمعتي إشعال مع عوازل خزفية وأقطاب كهربائية من البلاتين. (دوامة رومكورف). وهذا يشهد على ذكاء المخترع ومعرفته الجيدة بالابتكارات الكهربائية في تلك السنوات (أو وعي شريكه مارينوني).
ومن الجدير بالذكر أيضًا أن لينوار لم يخف حقيقة أنه استخدم في اختراعه حلول تصميم معينة من براءات اختراع الآخرين. على سبيل المثال، جاء في إعلان تم نشره قبل بدء مبيعات المحرك ما يلي:
"... في سيارة لينوار، تم استخدام مكبس وفقًا لبات. شارع؛ إنه مزدوج المفعول، مثل محرك ليبون؛ يشتعل بشرارة كهربائية مثل سيارة ريفاز؛ ويمكنه العمل مع مركبات الهيدروجين المتطايرة مثل هيرسكين-هاسارد؛ ربما يمكن العثور على توزيع بارع لغريب الأطوار في تالبوت..."
ميزة أخرى كانت التصميم العام للمحرك، ولا سيما الترتيب الأفقي للأسطوانة. وقد سمح ذلك بتركيبه في غرف ذات أسقف منخفضة، كما سهّل صيانة الماكينة. ولمنع ارتفاع درجة الحرارة، تم تجهيز الاسطوانة ورأسها بغطاء مائي وتبريدهما بالمياه الجارية.
كان للمحرك الكثير من العيوب: لقد كان غير اقتصادي بشكل رهيب، حيث أنفق حوالي ثلاثة أمتار مكعبة من غاز الإضاءة (الفحم) لكل حصان واحد في الساعة؛ تم سكب زيت التشحيم فيه في الدلاء، حيث كان المزيت يعمل باستمرار في المحرك؛ بالرغم من وجود مياه التبريد (1م3 ماء لكل حصان/ساعة)، غالبًا ما ينحشر البكرة بسبب ارتفاع درجة الحرارة، ويتوقف المحرك؛ كانت الكفاءة الفعالة القصوى للآلة 4-5٪ فقط عند 47 ... 130 دورة في الدقيقة.
نعم، تم اكتشاف أيضًا أن تكلفة الغاز المستهلك أثناء تشغيل النموذج الأولي لمحرك Lenoir كانت أعلى بستة أضعاف من تكلفة الفحم لمحرك بخاري عامل (لكل حصان واحد).
يبدو أن أوجه القصور المذكورة ستؤدي إلى فشل الأعمال المخطط لها، ولن تجد المحركات الطلب، وسيضيف اختراع لينوار إلى القائمة العديدة لمحركات الاحتراق الداخلي التجريبية التي لم يطالب بها أحد.
ومع ذلك، فإن محركات الإنتاج الأولى، التي ظهرت في عام 1860، على الرغم من التناقض الواضح بين خصائص أدائها والإعلانات المتفاخرة المنشورة سابقًا، والتي تنبأت بالموت الوشيك الوشيك للمحركات البخارية، سرعان ما بدأت تجد مكانها في دور الطباعة والصناعات الحضرية الصغيرة .
الميزة الرئيسية للنوع الجديد من المحركات هي أنها كانت مدمجة وتعمل في ثوانٍ، بينما كانت المحركات البخارية تشغل مساحة كبيرة وتتطلب الكثير من الضجة مع الماء المغلي في الغلاية، فضلاً عن وجود الخدم.
ومن المزايا المهمة الأخرى لمحركات Lenoir الهدوء النسبي في التشغيل والعادم الخالي من الدخان، مما سمح (على عكس المحركات البخارية) باستخدامها في وسط باريس والمدن الكبيرة الأخرى بالقرب من القصور العصرية دون شكاوى من السكان بشأن إزعاج الصمت و تلوث الهواء. كما أنها تكلف أقل بكثير من المحركات البخارية، وتشغل مساحة صغيرة، ولا تحتاج إلى أماكن لتخزين الفحم، ولا تتطلب أساسًا ضخمًا ويمكن تركيبها على أي طوابق من المباني.
باختصار، كان لينوار ومارينوني محظوظين - فقد ولدت محركاتهما بالضبط في اللحظة التي كانت هناك حاجة إليها، وبالضبط في المكان الذي كانت هناك حاجة إليها حقًا. لقد ملأوا أولاً المنافذ الموجودة في باريس، ثم انتشروا في جميع أنحاء فرنسا، ثم بدأوا في الانتشار في إنجلترا.
وتحول مصنع مارينوني إلى أول مصنع في العالم لإنتاج محركات الاحتراق الداخلي.
بعد ذلك، عندما تم اكتشاف أنه بسبب ميزات التصميم، لا يمكن أن تتجاوز قوة محركات Lenoir 12 حصان. ص. ، يمكن للمحركات البخارية أن تتنفس الصعداء وتعمل بهدوء - لم يكن مثل هذا المحرك منافسًا لها.
بعد انتصاره في المحاكم، يمكن لإتيان لينوار الاستمتاع بهدوء بأمجاد المكتشف والمشي بفخر حول قاعات المعارض الفنية. واستمر انتصاره 6 سنوات وانتهى عام 1867، عندما قدم المخترعان الألمانيان أوتو ولانغين "آلتهما الجوية" التي وصلت كفاءتها إلى 14%، في معرض بباريس.
اختتام
عادة، يقلل المؤرخون من دور لينوار، ويصفونه بأنه نوع من العامل سريع البديهة، "... من خلال الاختيار المضني للأجزاء المعروفة بالفعل والفحص الماهر لظروف العمل الأكثر فائدة، نجح في التغلب على الصعوبات العملية... "، صمم بطريق الخطأ محرك احتراق داخلي بدائي.
وجهة النظر هذه خاطئة. كان لينوار شخصًا موهوبًا علم نفسه بنفسه، واستغرق وقتًا طويلاً لإنجاز المهمة، واكتسب المعرفة والخبرة الإنتاجية بشكل مستقل، ودرس جميع الاختراعات الحديثة في عصره تقريبًا وحقق في النهاية ما استطاعه العديد من المهندسين الذين حاولوا حل هذه المشكلة قبله. لا يحقق.
وبعد ذلك، من عام 1861 إلى عام 1867، لم يكن هناك بديل جدير لمحركات لينوار المنتجة بكميات كبيرة، وكانت العينات الفردية للمحركات المنتجة من تصميمه تعمل حتى عام 1905.
بمجرد بدء مبيعات المحركات، ظهر المخترعون على الفور، كما لو كانوا من تحت الأرض، وسارعوا إلى اتهام لينوار بالاستيلاء على أفكارهم. ومن بين هؤلاء، كان هوجون وريتمان الأكثر ثباتًا. لكن لينوار كان محظوظا هنا أيضا - على الرغم من أن المحاكمات كلفته الكثير من المال والأعصاب المتوترة، إلا أن القضاة ما زالوا يقررون القضايا لصالحه.
في الختام، يمكن الإشارة إلى أن المحركات التي اخترعها لينوار (تم تحسينها قليلاً لاحقًا) تم استخدامها حتى بعد ظهور محركات أوتو رباعية الأشواط، وفي النهاية عاشت بعد مرور منشئها الذي توفي عام 4.
وعلى الرغم من حقيقة أنه، وفقا لبعض المصممين، في عملية إنشاء المحرك، لم يُظهر لينوار اتساع فكر المخترع، ولا إبداع المصمم، وفي أنشطته كان يعتمد على أرضية تم تطهيرها مسبقًا، فقد دخل التاريخ باعتباره مخترع أول محرك احتراق داخلي في العالم يتم إنتاجه بكميات كبيرة، وبالتالي أول محرك غاز.
والأهم من ذلك أنه أثبت إمكانية إنشاء محركات احتراق داخلي ذات كفاءة والحصول على فوائد من استخدامها، الأمر الذي أدى بدوره إلى إثارة حركة الفكر الإبداعي بين مخترعي شركة ICE الآخرين الذين عملوا من بعده...
معلومات