19 نوآوری‌ از مهندس مکانیک که امروزه به تعریف مکانیک‌ ها کمک می‌کنند…!

رشته مهندس مکانیک این نوآوری‌های مهندسی از ماشین‌های ساده کلاسیک تا مفاهیم پیچیده مانند پرواز

می‌باشند.

این فهرست دور از جامع و بدون نظم خاص است.

بسیار گسترده و عمیق است که از کوچکترین جزء تا پیچیدگی موتور مدرن را پوشش می‌دهد.

مهندسی مکانیک یک رشته بسیار وسیع است که به طور موثر، هر چیزی را که حرکت ‌کند را پوشش می‌دهد.

از پوشش طراحی تا ساخت هر چیز که قطعه نیاز دارد و تمام چیزهایی که سیستم حرکتی دارند را پوشش

می‌دهند.

از کوچکترین اجزای سیستم تا ماشین کامل و گاها بسیار عظیم را حتی شامل می‌شود.

در طول تاریخ، برخی از نوآوری‌ها به عنوان مکانیک تعریف شده است، همانطور که امروز می‌دانیم، هیچ استثنائی

وجود ندارد.

این نوآوری‌های مهندسی از ماشین‌های ساده کلاسیک تا مفاهیم پیچیده مانند پرواز می‌باشند.

این فهرست دور از جامع و بدون نظم خاص است.

1. Aeolipile یک توربین بخار اولیه بود:

Aeolipile اولین موتور چرخشی با بخار در جهان بود و یا از لحاظ فنی بهتر است گفته شود.

یک توربین واکنشی بخار بود.

این توربین توسط قهرمان بزرگ اسکندریه در قرن اول میلادی طراحی شده بود و جزئیات آن را در کتاب Pneumatica

شرح داده است.

این دستگاه نسبتا ساده با گرم کردن یک مخزن آب درون دستگاه برای تولید بخار کار می‌کند.

سپس بخار از طریق یکی از اتصالات مسی یک کره برنجی را می‌چرخاند.

هنگامی که بخار به کره وارد می‌شود، از طریق یکی از دو نازلی که در انتهای دو بازوی کوچک هستند، در جهت

مخالف با هم شروع به حرکت می‌کنند.

خروج بخار باعث ایجاد نیروی محرک می‌شود تا کره به چرخش درآید.

اصل اولیه آن ساده است اما نبوغ اصلی واقعی دستگاه، بلبرینگ‌هایش است.

تنها یکی از بازوهای پشتیبانی کننده، بخار را به کره می‌دهد (از طریق یک بلبرینگ sleeve).

این عمل باعث می‌شود که کره در برابر حمایت از بازوی “ساکن” دیگر قرار بگیرد که دارای یک رانش محوری است.

بازوی ساکن یک نقطه مخروطی دارد که بر روی یک جفت شونده بر روی سطح کره قرار می‌گیرد.

این ترکیب کره را در حالی که می‌چرخد، نگه می‌دارد.

2. چرخ و محور – ماشین ساده قدرتمند:

نوآوری‌های بسیار کمی در مهندسی مکانیک وجود دارند که تا به حال تحت تاثیر چرخ قرار نگرفته باشند.

دنیای مدرن بدون آنها بسیار متفاوت خواهد بود.

چرخ‌ها، از نظر فنی چرخ و محور یکی از شش ماشین ساده است که در دوران باستان تعریف شده و در طول

رنسانس گسترش یافته است.

اولین تصاویری از وسایل نقلیه چرخ‌دار بر روی گلدان Bronocice سفالی از لهستان دیده شده است که به حدود

4000 سال قبل از میلاد تعلق دارد.

گلدان به وضوح نوعی واگن را با چهار چرخ روی دو محور نشان داده شده است.

اولین شواهد واقعی یک ترکیب محرک از چرخ محور از اسلوونی است و به حدود 3360-3030 پیش از میلاد بوده

است.

چرخ‌ها به معنای واقعی کلمه جهان را تغییر داده و ویژگی ثابت دستگاه‌های حمل و نقل انسان در سراسر جهان بوده

است.

3. آسیاب‌های بادی شروع به جایگزی

نی نیروی انسانی کردند:

آسیاب‌های بادی دستگاه‌های فوق العاده انعطاف پذیری هستند که قادر به تبدیل انرژی باد به کار مکانیکی مفید

هستند.

این امر با استفاده از بادبان‌های بزرگ که معمولا از چوب ساخته شده است انجام می‌شود که نیروی چرخشی را به

شفت اصلی انتقال می‌دهد و به نوبه خود می‌تواند برای تأمین یک فرآیند مانند آرد کردن گندم مورد استفاده قرار

گیرد.

ایرانیان از اولین افرادی بودند که قدرت باد را مهار ‌کردند، استفاده از آسیاب‌های بادی اولیه در ایران و افغانستان در

حدود قرن هفتم میلادی آغاز شد.

این آسیاب بادی اولیه شامل بادبان‌هایی بود که از یک محور عمودی درون ساختمان با دو دهانه بزرگ برای ورود و

خروج باد استفاده می‌کرد  که روبرو و مخالف یکدیگر بودند.

آسیاب‌ها به طور مستقیم برای جابجایی یک جفت سنگ بدون استفاده از چرخ دنده استفاده می شدند.

آنها یکی از اولین ابزارهایی بودند که تمدن‌ها توانستند به طور مستقیم جایگزین انسان کنند و به عنوان منبع اصلی

قدرت یک فرآیند شوند.

آسیاب‌های بادی در طول قرون وسطی به طور گسترده‌ای در سراسر اروپا گسترش یافتند و در قرن نوزدهم به خوبی

از آنها استفاده می‌شد.

توسعه انرژی بخار در طی انقلاب صنعتی موجب کاهش کار آسیاب‌های بادی شد.

4. فولی‌ها جابجایی اشیا را آسان کردند:

فولی‌ها یک یا چند چرخ روی یک محور یا شفت است که از حرکت و تغییر جهت یک کابل یا تسمه پشتیبانی می‌کند

(که معمولا میله‌ای است).

آنها قدرت بین شفت و کابل را انتقال می‌دهند و مزایای مکانیکی زیادی برای ارائه نیروهای بزرگ ایده آل برای بلند

کردن اجسام سنگین را می‌دهند.

فولی‌ها انواع مختلفی دارند:

– یک فولی ثابت دارای یک محور نصب شده با یاتاقان‌های متصل به یک ساختار پشتیبانی

– میله‌های متحرک محور که بر روی بلوک متحرکی نصب شده اند.

– ترکیب‌های فولی، مخلوطی از دو مورد فوق هستند. کامل‌ترین مثال بلوک و سیستم فولی به کار گرفته است.

این قطب توسط هرون بزرگ اسکندریه به عنوان یکی از شش ماشین ساده شناخته شد. امروزه فولی‌ها بخشی

جدایی ناپذیر از بسیاری از سیستم‌های مکانیکی از جمله تسمه‌های فن، قرقره‌های پرچم و چاه‌های آب هستند.

5. دغدغه انسان، پرواز در دنیا:

مدتها قبل از اینکه برادران رایت حتی متولد شوند، انسان در تلاش بود تا به هوا برسد.

یکی از چنین پیشگامان شناخته شده پرواز، برادر ایلمر بود.

ایلمر یک راهب از ایالت مالمسبری انگلستان بود که او برای پرواز در 1010 AD تلاش می‌کرد.

یک گزارش از این رویداد را هنوز هم می‌توان در کتاب ویلیام مالمسبری  Gesta Regum Anglorum پیدا کرد.

گفته شده است که او از افسانه ایاکاروس برای ساخت یک گلایدر پایه و تلاش برای پرواز الهام گرفته است.

گلایدر او از یک قاب چوبی و یا پارچه کتانی یا کاغذ پوستی ساخته شده است.

او از حدود 18 متر از سطح زمین خود را پرتاب کرد، با سرعت 200 متر حرکت کرد و بعد از آن وحشت زده سقوط کرد و

هر دو پایش شکست.

او به نقشه‌ برگشت و پرواز بعدی خود را تنها با توقف تحریم‌ها به گونه‌ای برنامه ریزی کرد که از کارهای عبث خود

جلوگیری کند.

تمایل برادر الیمر به پرواز و افرادی که به دنبال او بودند، مانند Celebi عثمانی که به بزرگی لئوناردو داوینچی بود، درک

ما از پرواز و آیرودینامیک را در اختیار ما قرار می‌دهد.

6. استیل شگفتی‌های بسیاری را در  مهندسی مکانیک به وجود آورد:

استیل از آغاز عصر آهن شناخته شده است.

اما برای اکثر این زمان‌ها، کیفیت آهن تولید شده به طور گسترده ای متفاوت بود.

اولین کوره انفجاری در حدود قرن ششم قبل از میلاد در چین پدید آمد و در طول قرون وسطی به اروپا گسترش یافت.

آهن در قرن هجدهم، بیشتر یا کمتر، به خوبی درک شد و با روش‌های قرن نوزدهم تولید و کیفیت آن به طرز

چشمگیری بهبود یافت.

متالوژیست‌های اولیه متوجه شدند که وقتی آهن خیلی داغ می‌شود، کربن را جذب می‌کند.

این به نوبه خود نقطه ذوب آهن را به طور کامل کاهش می‌دهد و محصول نهایی را شکننده می‌کند.

آنها به زودی متوجه شدند که نیاز به پیدا کردن راهی برای از بین بردن محتوای کربن بالا برای تولید محصولات آهن با

شکنندگی کمتر دارند.

در حدود سال 1050 میلادی پیشروی فرآیند بیسیمر مدرن توسعه یافته است.

این فرآیند، فلز را از طریق تکرار جعل شده تحت یک انفجار سرد، از بین می‌برد.

اگر چه این فرآیند بسیار کمتر کارآمد بود، توسعه بعد از بیسیمر، آن را به یک مرحله بحرانی برای توسعه دانش ما از

متالورژی آهن و استیل منتقل شد.

مهمترین توسعه توسط هنری بیسیمر در سال 1856 ساخته شده است.

او موفق به پیدا کردن راهی برای استفاده از اکسیژن و کاهش مقدار کربن در استیل شد، که در نتیجه صنعت فولاد

مدرن را ایجاد کرد.

7. کشتی‌های دریانوردی راه به اقیانوس‌ها را باز کردند:

اولین کشتی دریایی به حدود 3300 پیش از میلاد برمی‌گردد که در نقاشی مصری نشان داده شده است.

این قایق‌های اولیه شامل یک بادبان مربعی و همچنین مخازن دوار بود.

همانطور که آنها به رود نیل محدود شده بودند و وزش باد در کانال باریک وابسته بودند، برای همین ضروری بود که در

طی زمان سرعت باد ثابت نگه داشته شود.

این ترکیب برای کشتی‌های اولیه قرون وسطی سبب پیشرفت‌های تکنولوژیکی در طی دوره های کلاسیک شد و به

بالاترین سطح رسید.

اولین بادبان‌ها احتمالا از پوست‌های حیوانی ساخته شده بودند، اما سپس حصیر‌ها و در نهایت پارچه در مصر

جایگزین شد.

بعدها، بادبان‌ها از الیاف کتان بافته شده در اروپا ساخته شدند که هنوز هم استفاده می‌شود، هرچند پنبه تا حد

زیادی جایگزین کتان شده است.

کشتی‌های دریانوردی می‌توانند به اکتشاف در دریاها بپردازند و مسیرهای تجاری جدیدی را باز کنند.

در واقع، آنها جهان را به هم متصل می‌کنند و در قدیم به کشورها اجازه می‌دادند تا کالاها و دانش را با یکدیگر مبادله

کنند.

آنها همچنین کشورها را قادر ساختند تا نفوذ خود را در سراسر جهان گسترش دهند و در بعضی موارد به نیروی کار

برای امپراتوری تبدیل شدند.

انگیزه‌هایی مانند این‌ موارد، مسبب پیشرفت بیشتری در تکنولوژی کشتی و مهندسی مکانیک تا امروز شده است.

8. چاپ صنعتی کتاب:

چاپ یکی از مهمترین اختراعات برای مهندسی مکانیک و گسترده‌ترین آن بوده است.

دستگاه یوهانس گوتنبرگ در زمان خود پیشگام بوده و سبب پیشرفت‌های عظیم ساخت در دوران رنسانس و انقلاب

صنعتی شد.

چاپ نوعی حرکت بود که مدتها قبل از گوتنبرگ، مخصوصا در چین استفاده می‌شد، اما گوتنبرگ اولین کسی بود که

مکانیزه کردن فرآیند را با استفاده از متن و تصاویر را به صورت کاغذی به طور گسترده انجام داد.

پرس گوتنبرگ بر روی دستگاه‌های شراب باستانی دریای مدیترانه قالب زده شد و در واقع، از یک پرس اصلاح شده

شراب ساخته شده است.

این دستگاه در بین مطبوعات دوره قرون وسطی نیز توسعه پیدا کرد.

دستگاه او با استفاده از نورد جوهر روی سطح مطرح شده متن را در قاب چوبی نگه می‌دارد.

سپس یک نسخه از کاغذ را برای کپی کردن آن ایجاد می‌کند.

این فرایند بسیار کارآمدتر از سایر زمان‌های چاپ بود و در فرآیند قبلی کتاب‌های کپی شده دستی نداشتند.

پرس اجازه می‌دهد که کتاب‌ها به سرعت تولید شوند و مهمتر از همه ارزان تر باشند و مردم بیشتر و بیشتری قادر

به خرید آن‌ها هستند.

این حوضه تاریخی انسان و مهندسی را نشان می‌دهد.

9. پیستون یکی از اجزای حیاتی موتورهای سوپاپ است:

اختراع پیستون به طور گسترده‌ای به فیزیکدان فرانسوی، دنیس پاپین در سال 1690 میلادی برمی‌گردد.

طراحی او برای یک موتور پیستونی بخار بود که توسط مخترعان بعدی مانند توماس نیوكن و جیمز وات در قرن

هجدهم ساخته شد.

اختراع آن، همراه با پیشرفت‌های دیگری در تکنولوژی موتور بخار، آغاز واقعی انقلاب صنعتی را نشان می‌دهد.

پیستون‌ها در داخل یک سیلندر قرار دارند که با استفاده از حلقه‌های پیستونی ساخته شده است.

در موتورهای مدرن، پیستون برای انتقال نیرو از افزایش گاز سیلندر سبب حرکت مجدد می‌شود که برای حرکت بر

روی میل لنگ استفاده می‌شود.

این فرآیند زمانی که به پمپ‌ها اعمال می‌شود، به طور موثری معکوس می‌شود.

پیستون امروزه از اجزای ضروری در بسیاری از موتورهای متقابل، پمپ، کمپرسور و سایر دستگاه‌های مشابه

محسوب می‌شود.

برای خواندن ادامه مطالب به پیج بعدی مراجعه کنید…!

بخش صنعتی مرکز طراحی و مهندسی معکوس در زمینه های مهندسی معکوس،پرینت سه بعدی، اسکن سه بعدی فعال است،برای ثبت درخواست های خود در این موارد کیلک کنید.