الفرق بين المراجعتين لصفحة: «كيفية عمل المحرك التوربيني»

عند ذهابك إلى المطار ستشاهد الطائرات التجارية هناك ، و سوف تلاحظ المحركات الضخمة التي تزود هذه الطائرات بالطاقة . إن معظم الطائرات النفاثة تستهلك الطاقة من المحركات المروحية التوربينية ، و هذه المراوح التوربينية هي مثال عن إحدى أنواع المحركات العامة التي تدعى بالمحركات التوربينية الغازية.وهذه الصورة تبين المحرك التوربيني.

 

 

إنك لربما لم تسمع عن المحركات التوربينية الغازية ، و لكنها تستعمل في مناطق كثيرة جداً لربما لم تتوقعها. على سبيل المثال : الكثير من طائرات الهيلوكبتر التي رأيت بعضاً منها ، و العديد من الوحدات الصناعية لانتاج الطاقة ، أو في دبابات ال(M-1) و التي كان أول انتاج لها عام 1978 و التي استخدمها الجيش الأمريكي في حرب الخليج الثانية .

هنالك عدة أنواع مختلفة من التوربينات :

1- من المحتمل أنك سمعت عن العنفات البخارية ( توربينات البخار ) . أغلب الوحدات الصناعية لانتاج الطاقة تستخدم الفحم ، و الزيت ، أو حتى المفاعل النووي لتوليد البخار . البخار يمر عبر عنفات ضخمة و عالية التصميم و متعددة المراحل ليدير محور الخرج الذي يدير مولدات الوحدات الصناعية .

الحرارة المتولدة من احتراق الوقود تجعل الهواء يتمدد ، و تسرع من جريان هذا الهواء الساخن الذي يدير العنفة.

 

هل تساءلت يوماً لماذا دبابات ال ( M-1 ) تستخدم المحرك الغازي التوربيني بدلاً من محرك الديزل ؟

لأن هذه الدبابات تحتاج لقدرة حوالي 1500 حصان يؤمنها لها المحرك التوربيني و الذي له ميزتان يتفوق بهما على الديزل :

هذا لأنها تدور بسرعة عالية جداً و لأنها تعمل بدرجات حرارة عالية . فتصميمها و تصنيعها يواجه مشاكل عديدة و كبيرة من ناحية التصميم الهندسي و من ناحية المواد التي تُستخدَم . و بالإضافة إلى استهلاكها الكثير من الوقود في حال حدوث خلل فيها و كذلك يُفضَل إيقافها بدلاً من استعمالها بمردود قليل .

فهذه الميزات هي التي تجعل العنفات الغازية هي الأفضل في بعض الحالات ، مثل النقل بالطائرات النفاثة عبر القارات ، و وحدات توليد الطاقة ، و هذا يشرح أيضاً لماذا لاتستخدم المحركات التوربينية في السيارات.

إن المحرك التوربيني نظرياً شديد البساطة ، و يحتوي على ثلاثة أشياء :

1- الضاغط : يضغط الهواء القادم إلى ضغوط عالية .

إن القطعة التي تحل هذه المشكلة تدعى ( حامل الشعلة ) و أحياناً يسمى (( القادر can)) . هذه القطعة هي عبارة عن تجويف لقطعة مثقّبة من معدن ثقيل . مقطعه العرضي مبين كما في الشكل :

 

 

 

إن الطرف اليساري من المحرك هو قسم العنفة . في هذا الرسم سوف تلاحظ وجود مجموعتين من العنفات . المجموعة الأولى هي التي تدير الضاغط مباشرةً . العنفات و المحور و الضاغط جميعهم يدورون معاً كوحدة متكاملة :

 

 

أما في أقصى اليسار فتوجد مرحلة العنفة النهائية ، و التي تظهر هنا بمجموعة واحدة من الشفرات و هي التي تُدَوّر محو الخرج بشكل مستقل تماماً و بمفردها . حيث أن هذه العنفة و محور الخرج يدوران بشكل مستقل و بدون أي علاقة مع باقي المحرك . حيث أن الغازات الساخنة تصطدم بشفرات العنفة الأخيرة مولدة حوالي 1500 حصان ، و بمقدورها قيادة دبابة من النوع ( M-1 ) التي وزنها 63 طن .

كل هذه الأمور تعتبر من أكثر المشاكل الهندسية ، وذلك بسبب درجات الحرارة العالية جداً و الضغوط و معدلات الدوران داخل المحرك .

 

الطائرات النفاثة الكبيرة تستعمل مايسمى بالمحركات التوربينية المروحية ، و التي لا تختلف عن المحركات التوربينية الغازية إلا بإضافة مروحة كبيرة في مقدمة المحرك ، وهذا هو تصميم (شديد التبسيط) للمحرك التوربيني المروحي .

 

 

يمكنك أن ترى أن قلب المحرك التوربيني المروحي هو عبارة عن محرك توربيني غازي عادي كالمحرك الذي وصفناه في المقطع السابق . الاختلاف أن مرحلة العنفة النهائية هي التي تُدوّر المحور و من ثم يقوم هذا المحور بنقل هذه الطاقة التدويرية من المؤخرة إلى مقدمة المحرك لاعطاء هذه الطاقة للمروحة ( لتدوير المروحة ). و هي المبينة باللون الأحمر في الصورة .

'''''و لذلك فهي تستطيع تحريك المزيد من الهواء....'''''

 

إن الهدف من المحرك التوربيني المروحي هو انتاج القوة الدافعة لتسيير الطائرة و دفعها إلى الأمام . القوة الدافعة تقاس عادة بالباوندات في الولايات المتحدة (أما في النظام المتري فيستخدمون النيوتن ، حيث أن كل 4.45 نيوتن تعادل باونداً واحداً ).

فإذا كان لديك محركاً نفاثاً قادراً على انتاج باوند واحد من القوة الدافعة ، فإنه يستطيع أن يدفع باونداً واحداً من أي مادة في الهواء . و بالمثل إذا كان المحرك النفاث قادر على توليد 5000 باوند من القوة الدافعة فإنه يستطيع أن يدفع 5000 باوند من المادة في الهواء . و إذا أنتج المحرك الصاروخي 5000 باوند من القوة الدافعة ، فإ�