Ντίζελ: ένας Προμηθέας για τους τέσσερις τροχούς

Το πιστόνι ανάφλεξης ενός ασιάτη έδωσε στον Ρούντολφ Ντίζελ την ιδέα που κατέστησε δυνατή τη δημιουργία της πρώτης μηχανής εσωτερικής καύσης με ανάφλεξη από συμπίεση.

Ο τύπος με πολιορκούσε με το βλέμμα του εδώ και δύο λεπτά. Με το που μας έπιασε το φανάρι, άδραξε την ευκαιρία και...

κατέβασε το τζάμι του: «Σου βγήκε καλό;» μου φώναξε ρίχνοντας λάγνες ματιές στο όχημά μου. «Μια χαρά» του απάντησα, «αλλά και το δικό σου καινούργιο μου φαίνεται. Εχεις παράπονο;». «Καλό είναι αλλά σκυλομετάνιωσα που δεν το πήρα ντίζελ!» αποκρίθηκε. Το φανάρι ξανάγινε πράσινο ενώ, συμπτωματικά, στο ράδιο έπαιζε μία από τις πολλές διαφημίσεις που εκθειάζουν τελευταία την οικονομία των αυτοκινήτων με κινητήρα ντίζελ. Εβαλα τα γέλια και ο συνοδηγός μου με κοίταξε απορημένος, οπότε αναγκάστηκα να του εξηγήσω τον λόγο διηγούμενος την ακόλουθη αληθινή ιστορία.

Το χτυπητήρι της ανάφλεξης

Ο Carl Paul Gottfried Linde (11 Ιουνίου 1842 - 16 Νοεμβρίου 1934) μας είναι εν πολλοίς άγνωστος. Μόνον όσοι σπουδάζουν ψυκτικοί μαθαίνουν ότι είναι ο πατέρας της ψύξης και των τεχνολογιών διαχωρισμού των αερίων. Επίσης, οι φοιτητές του Πολυτεχνείου του Μονάχου μαθαίνουν ότι αυτός ο ευπατρίδης υπήρξε καθηγητής του σχολείου τους και μέλος της Βαυαρικής Ακαδημίας Επιστημών που το 1897 χρίστηκε ιππότης – Ritter von Linde – για την παραγωγή των πρώτων ψυγείων του πλανήτη. Αλλά μόνον όσοι σπουδάζουν τα της αυτοκινητομηχανικής έχουν ακούσει το πώς συνέβαλε, ασυνείδητα, στον σχεδιασμό των κινητήρων ντίζελ.

Ηταν στη δεκαετία του 1880 όταν ο Herr Doktor επέστρεψε στο Μόναχο έπειτα από ένα πολύμηνο επιμορφωτικό ταξίδι στη ΝΑ Ασία. Ηταν εξαντλημένος, αλλά όφειλε να κάνει μια διάλεξη σχετικά με τους καρπούς του ταξιδιού του. Ξεκίνησε την ομιλία του στο κατάμεστο αμφιθέατρο, αλλά κάπου στα μισά ένιωσε ότι για να αντεπεξέλθει στο υπόλοιπο θα χρειαζόταν μια... τζούρα νικοτίνης. 

Σταμάτησε λοιπόν την ομιλία του, έβγαλε την καπνοσακούλα του, έστριψε ένα τσιγάρο και, για να το ανάψει, έβγαλε από την τσέπη του ένα ξύλινο πιστόνι. Ηταν το «Api Lantak», το δώρο ενός φύλαρχου από το νησί Πενάνγκ των Στενών της Μαλάκκας (μεταξύ Μαλαισίας και Σουμάτρας). Οι φοιτητές τον είδαν έκπληκτοι να σπρώχνει βίαια το ξύλινο έμβολο μέσα στον ξύλινο κύλινδρο, να το βγάζει και να... ανάβει το τσιγάρο του. Από πού είχε προκύψει η φωτιά; Πολλοί είπαν ότι ήταν κάποιο ταχυδακτυλουργικό κόλπο, αλλά ο φοιτητής Rudolf Diesel ήταν μάλλον ο μόνος που έπεσε σε βαθιά περίσκεψη για το τι συνέβη μέσα στο ξύλινο πιστόνι. Το ερώτημα αν η ίδια θερμοδυναμική διεργασία που προκάλεσε ανάφλεξη στο τέρμα του ξύλινου κυλίνδρου μπορούσε να αναφλέξει το καύσιμο σε μια μηχανή εσωτερικής καύσης, του καρφώθηκε.

Το κυνήγι της απόδοσης

Αριστερά, ένα «Api Lantak» σαν αυτό που χάρισαν στον Linde οι ιθαγενείς και, δεξιά, μια «σύριγγα φωτιάς» σύγχρονου σχολικού εργαστηρίου.

Τα αμέσως επόμενα χρόνια ο Rudolf Diesel θα γινόταν στενός συνεργάτης του Carl Linde και θα έφθανε να αναλάβει γενικός διευθυντής του ψυκτικού εργοστασίου του. Καθώς όμως οι εκεί ευρεσιτεχνίες που ανέπτυσσε ανήκαν όλες στο εργοστάσιο, συνέχισε να πειραματίζεται με «αλλότριες τεχνολογίες», όπως αυτές των κινητήρων.

Το ότι η συμπίεση ενός αερίου σε κλειστό θάλαμο οδηγεί στην υπερθέρμανσή του ήταν γνωστό από το 1809, όταν το απέδειξε πειραματικά ο Γάλλος Joseph Gay-Lussac. Αλλά ως τα χρόνια του Diesel ο κόσμος μας γνώριζε μόνο τις ατμομηχανές, που είχαν τη φτωχή απόδοση του 6% - 10%. Το 1879 ο Γερμανός Karl Benz είχε πλέον πατεντάρει έναν κινητήρα εσωτερικής καύσης δύο κύκλων που μετεξέλιξε σε βενζινοκινητήρα τεσσάρων κύκλων και τοποθέτησε στα αυτοκίνητά του από το 1885. Η απόδοσή του; Μόλις 12%.

Στις 23 Φεβρουαρίου του 1893 ήρθε η ώρα του Diesel. Την ημέρα εκείνη παρέλαβε το δίπλωμα ευρεσιτεχνίας του για την πρώτη μηχανή εσωτερικής καύσης με ανάφλεξη από συμπίεση, που είχε και την πρωτόγνωρη θεωρητική απόδοση του 75%! Το «χτυπητήρι του φυλάρχου της Μαλάκκας» αποδείχτηκε ότι έκανε καλά τη δουλειά του.

Τα παραλειπόμενα της Ιστορίας

Από αρχαιολογική σκοπιά, «πιστόνια της φωτιάς» απαντούμε σχεδόν σε όλους τους ιθαγενείς πληθυσμούς της ΝΑ Ασίας (από τη Ν. Ινδία ως τις Φιλιππίνες και τη Μαδαγασκάρη) και των νησιών του Ειρηνικού. Είναι χαρακτηριστικό ότι τα βρίσκουμε εκεί όπου είχαν χρησιμοποιηθεί ιδιαίτερα ως όπλα τα φυσοκάλαμα. Το υλικό κατασκευής τους κυμαίνεται από σκληρό ξύλο και κέρατα ζώων, έως καλάμια μπαμπού και μολύβι.

Ενώ όμως ο Diesel έμαθε την ύπαρξή τους από τον επισκεφθέντα τη Μαλαισία Carl Linde, ένα άρθρο των «New York Times», του 1876, στηρίχτηκε σε εκκλησιαστικό ιταλικό κείμενο του 1755 (το De Litteraria Expeditione per Pontifican Ditionem) για να εντοπίσει τον ευρωπαίο εφευρέτη τους στον αβά Αυγουστίνο Ρούφο, το 1745. Εγραφε επίσης ότι το θαυματουργό αυτό πιστόνι επιδείχθηκε σε επιστήμονες το 1802 και πήρε δίπλωμα ευρεσιτεχνίας το 1807, στη Γαλλία και την Αγγλία, ταυτόχρονα. Υπό την επωνυμία «σύριγγες της φωτιάς» (fire syringes) ή «πνευματικά σπίρτα» (pneumatic matches) άρχισαν να διαδίδονται στα νοικοκυριά, αλλά η επικράτησή τους αποτράπηκε από την ανακάλυψη των σπίρτων ασφαλείας, το 1844. Εκτοτε, τέτοιες σύριγγες συναντάει κανείς μόνον στα άρτια εργαστήρια των σχολείων της Δύσης, αλλά και στις αγορές του Διαδικτύου (όπως το eBay) για όσους επιζητούν την αυτάρκεια φωτιάς ενός Προμηθέα.

ΥΓ.: Για μια λεπτομερή παρουσίαση της εξέλιξης των κινητήρων και της σχέσης τους με τα «πιστόνια της φωτιάς» δείτε το ντοκυμαντέρ του 1952, «Diesel Story», στο http://archive.org/details/diesel_story/.

Πώς δουλεύει το «πιστόνι της φωτιάς»;

Φαντασθείτε οποιονδήποτε ξύλινο ή μεταλλικό σωλήνα, μήκους 7,5 έως 15 εκατοστών και εσωτερικής διαμέτρου 6 έως 7 χιλιοστών, κλειστό στο ένα άκρο του. Επίσης ένα αντίστοιχο έμβολο, που έχει στη μία άκρη του ένα «πόμολο» και κοντά στην άλλη άκρη έναν ελαστικό δακτύλιο σαν αυτόν που έχουν οι τρόμπες. Στην άκρη του εμβόλου που έπεται του δακτυλίου υπάρχει χαραγμένη μια εσοχή, όπου τοποθετείται το προσάναμμα. Η γρήγορη ώθηση του εμβόλου συμπιέζει απότομα τον αέρα εντός του κυλίνδρου και ανεβάζει τη θερμοκρασία του στους 260 βαθμούς Κελσίου, οπότε το προσάναμμα πυρακτώνεται. Ο αέρας του κυλίνδρου δηλαδή δρα ως πηγή θερμότητας αλλά και ως οξειδωτής της καύσιμης ύλης.

Το ίδιο ακριβώς φαινόμενο αξιοποιείται στους κινητήρες ντίζελ για να αναφλεγεί το καύσιμο χωρίς τη χρήση των σπινθηριστών (μπουζί) που χρησιμοποιούν οι βενζινοκινητήρες. Σημειώστε ότι ο λόγος συμπίεσης των «πιστονιών της φωτιάς» είναι 25:1, εκείνος των κινητήρων ντίζελ 20:1, ενώ εκείνος των βενζινοκινητήρων 7:1 ως 11,5:1.

Βήμα

troktiko.eu

Αρχική