اختراعاتي كه دنيا را متحول كرد - چارلز آلجرنون پارسونز ۱

گروه: مقالات عمومي

مرديكه منبع نيروي جديدي در اختيار بشر گذاشت

كمتر اشخاص دوره كودكي و جواني خود را بخوشبختي شش پسر لرد راس گذرانده اند. منزلگاه ايشان قصر قديمي مجللي در نزديكي پارسونز تون در آيرلند بود و زندگي آنها در هواي آزاد و اراضي وسيع املاكشان بقايق راني و ماهيگيري و شكار ميگذشت. پدرشان كه عضو پارلمان و مقام رياست « انجمن شاهي» را داشت متعلق بيكي از فاميلهاي متمول و اعيان قديمي بود. در عالم علم و دانش شهرتي بسزاداشت و در نمايشگاه بزرگ سال 1851 شركت كرده بود و در مباحث علمي همواره طرف سئوال و مشاوره ملكه ويكتوريا و پرنس آلبرت قرار ميگرفت.
لرد راس در قصر خود كارگاه ها و كوره هاي آهنگري و ذوب فلزات و چرخ تراش و ماشين ها و ادوات صنعتي ديگر داشت و فرزندان خود را تشويق مي كرد كه با آنها كار كنند و مهارت فني و صنعتي كسب نمايند. هر سال در ماه مه خانواده لرد راس بلندن ميرفتند تا در خانه مجلل شهري خود نزديك هايد پارك زندگي كنند. ايجاد يك مركز علم و فرهنگ بود كه مردان مشهور و علماي طراز اول را در خود مجتمع مينمود. در آنجا بزرگان علم و مخترعان معرف به بحث و مذاكر ه مشغول ميشدند و كشفيات و نظريات خود را عرضه ميداشتند و در بسياري از مواقع حتي مدل اختراعات و دستگاههاي جديدشان را بمعرض نمايش و عمل ميگذاردند. در ايام اقامت در شهر گاهي اوقات پسران لرد راس بدر بار دعوت ميشدند كه باپرنس آو و ويلز كه بعدها بنام ادوارد هفتم تاج شاهي بر سر نهاد ملاقات نمايند.
در ماه ژوئيه پسران با مادرشان كه خانمي بسيار فهميده و خوشرفتار بود براي ديدن مادر بزرگشان به برايتون ميرفتند. در پائيز مجدداً همگي بقصر پارسونز تون مراجعت ميكردند. در آنجا معلم سرخانه و باغ وسيع باشكوه و دوربين نجومي در انتظار پسرها بودند. چارلز آلجرنون پارسونز در 1854 قدم بعرصه وجود گذاشته بود. اين پسر موقر چشم آبي مزاجي سالم و بدني چابك و قوي داشت. هيچوقت با پنج برادر خود نزاع و بدرفتاري نميكرد و از همان سنين اول جواني با علاقه مفرطي اوقات خود را بآزمايش هاي فني در يكي از كار كارگاههاي كوچك ميگذراند. بعدها معلم سرخانه شان درباره وي چنين گزارش داده است:
« هميشه مشغول ساختن آلات و ماشين هائي بود. خوب بخاطر دارم كه در ابتداء كار شخصاً دو آلت جالب توجه ساخت، اول عصائي كه درون آن تفنگي كار گذارده بود كه با فشار هوا گلوله در ميكرد و دوم دستگاه كوچكي كه بكمك يك لوله هوا سنج عمق آبگيرها و درياچه و غيره را تعيين مي نمود. چندي بعد مخترع ما با كمك برادرانش ماشين نجاري ساخت و خوب بياد دارم كه با چه لذت بي پاياني كمك همان ماشين بخار چرخ تراشي را بكار انداختند و آينه انعكاس يك دوربين نجومي را پرداخت و صيقلي كردند.»
وقتي چارلز بسن پانزده سالگي رسيد ويرا به ترينيتي كالج دابلين فرستادند. چارلز در درس يوناني ضعيف ولي در رياضيات و زبان آلماني شاگرد خوبي بود. پس از دو سال تحصيلات خود در دابلين تمام كرد و به كيمبريج رفت. چارلز جواني محجوب بود ولي بدني نيرومند و بازواني قوي داشت و بهمين جهت در مسابقات باشگاه قايق راني موفقيت شايان توجهي بدست آورد. اما توجه باطني او بسوي ماشين و صنعت بود. اطاق او همواره پر از نمونه دستگاههاي صنعتي و شغل مورد علاقه اش مهندسي بود. راه سختي را پيش گرفت و شب و روز خواب و خيال و صحبتش را بر سر آن گذارد هميشه آرزو داشت كه پهلوي ماشين ها بماند و آنها را بررسي كند. چارلز در سن 22 سالگي تحصيلاتش را در كيمبريج بپايان رساند و ديپلم خود را بدست آورد و بعنوان شاگرد مهندس السويك در شهر نيوكاسل شروع بكار كرد.
(كاترين و فشفشه)
در مدت سه سال آخريكه چارلز در نيوكاسل بسر مي برد فكر تازه اي او را جلب كرد. چندين نفر مخترع اژدرهاي گوناگوني ساخته و بمورد عمل گذارده بودند ولي هنوز طريفه خوبي براي راندن اژدر بسوي هدف كشف نگرديده بود. در سالهاي 1870 فقط يك مدل اژدري كه باقوه محركه بخار پرتاب ميشد پذيرفته و بمورد آزمايش در آمده بود. مدلهاي ديگر هنوز دوره كودكي خود را ميگذراندند و يا اصلاً پا بعرصه وجود نگذاشته بودند هنوز كسي به اژدرهائي كه باقوه الكتريك يا ماشين هاي سوخت داخلي و ماشين هاي سنگين نفتي بحركت در مي آمدند نيانديشيده بود چه برسد به اژدرهاي جت و اتمي امروزي. حتي دستگاه ديناموي بخاري براي توليد برق مراحل ابتدائي خود را اسير ميكرد. پيشرفت سريع اختراعات برقي از وقتي آغاز شد كه اديسن دست بمكاشفات زد و بعالميان نشان داد كه باقوه برق جه كارهاي حيرت انگيز و متنوعي ميتوان كرد.
فكر خلاق چارلز پارسونز در جستجوي منبع نيروي جديدي براي راندن اژدربكار افتاد. راهيكه او در نظر گرفت روش قديمي موشك يا فشفشه بود كه عبارتست از توليد حركت سريع در دستگاهي بقوه سوخت داخلي آن هنگاميكه در كارگاه السويك در مسئله اژدر فشفشه اي مطالعه ميكرد با يكنفر مهندس كه در همان رشته مشغول تحقيقات بود آشنا شد و آندوست بدست هم داده در شهر ايدز كارگاهي براي خود داير كردند و براي حل مسئله اژدر فشفشه اي شروع به تجربيات نمودند و پس از دو سال موفق بساختن اژدري شدند ولي هنوز نقص بزرگي داشت و سوخت دستگاه فشفشه آن بطور يك نواخت و مرتب انجام نميگرفت بطوري كه ممكن بود اژدر در هر موقع و هر مكان منفجر گردد و استعمال آن براي صاحبش خطرناك تر باشد تا براي دشمن. در اين هنگام آشنائي با دختري از اهالي ير گشير بنام كاترين بيتل توجه پارسونز را بر اي مدتي از موضوع اژدر منحرف ساخت.
دوره نامزدي ايشان بسيار كوتاه بود چون در سال 1883 مراسم عروسي آنها در كليساي كوچكي درير گشير برگذار شد پارسونز كه 28 سال داشت قلا بدوزي را در كمال مهارت از كاترين ياد گرفته بود. پس از يك مسافرت عسل كوتاه افكار پارسونز مجدداً متوجه مسئله اژدر شد. هر روز ساعت 7 صبح چارلز باتفاق كاترين و يكنفر مكانيسين بكنار درياچه راوندهي كه در نزديكي خانه شان در ليدز قرار گرفته بود ميرفتند و با وجود سرماي زمستان كاترين را براي گردش تنها گذاشته خود بآزمايش مدل اژدر مشغول ميشدند. ادامه اين برنامه كاترين بيچاره را دچار رماتيسم سختي كرد بطوري كه پارسونز متوجه شد كه بايد براي مدتي نقشه هاي اژدر و اژدر افكني را كنار گذاشته از عيان خود پرستاري بهتري كند. بالنتيجه كار تعطيل شد و چارلز پارسونز و كاترين براي مدت پنج ماه بگردش در ممالك امريكا پرداختند.

وقتي پارسونز بانگلستان مراجعت كرد مغزش پر از افكار جديد و كيفش مملو از طرح هاي فني و مدلهاي اژدر بود. وي با اين سرمايه خود را براي شركت با يك مؤسسه مهندسي در شهر گيتزهد معرفي نمود. رؤساي مؤسسه وقتي از نقشه هاي وي اطلاع يافتند با كمال ادب بوي فهماندند كه بهيچوجه با صرف پول و وقت براي ساختن اسلحه جنگي موافق نبودند بلكه پيشنهاد كردند كه چون مصرف برق با سرعت روز افزوني در همه جا و براي هر كار توسعه مي يابد بهتر است هم و نيروي خود را صرف تاسيس يك كارخانه برق نمايند و براي اين نقشه كسي شايسته تر از چارلز پارسونز نميتوانستند بدست بياورند. پس چارلز رشته كار را بدست گرفت و براي توليد جريان برق كافي تصميم بساختن دستگاههاي ديناموي جديدي گرفت. در آنزمان تنها وسيله براي بكار انداختن دينامو استفاده از نيروي بخار بود.
پارسونز از خود ميپرسيد كه آيا مجبور است بنابرسم معمول از همان سيستم ماشين بخار قديمي كه با حركت سنبه در استوانه اي كار ميكرد استفاده نمايد؟ مگر نه اين بود كه در همانوقت عموم مهندسان و خبرگان متفق الرأي بودند كه اين نوع ماشين بخار قسمت اعظم نيروي حاصله از احتراق زغال سنگ را تلف ميكند؟ در واقع كاملترين نوع آن فقط 12 درصد از نيروي اصلي سوخت را تبديل به نيروي محركه ميساخت زيرا از هر سوراخ و از هر دريچه و مجرائي مقدار زيادي از فشار بخار بخارج دستگاه نشد كرده تلف ميشد.
افكار بزرگ غالباً خيلي ساده و پيش پا افتاده اند. چارلز پارسونز با خود انديشيد! « حالا كه بايستم سنبه و استوانه نميتوان چنانكه بايد از نيروي بخار استفاده كرد دستگاهي بسازيم كه با حركت دوار نيروي بخار را تبديل بقوه برق سازد.»
( ماشين برق و يخ بازي)
توليد حركت دوراني از يك منبع نيروي طبيعي از قديم الايام مورد عمل و استفاده اقوام مختلف بوده است. نمونه هاي بازي آن عبارتند از آسياب بادي و چرخ آسياب آبي كه در اثر فشار مداوم باد و آب بحركت در ميآيند. دوهزار سال قبل هر و عالم بزرگ اسكندريه اولين ماشين بخار دو٧ار را اختراع كرد.
دستگاه ساده وي عبارت بود از يك ديگي كه بر محور آزادي در مركز متكي بود و ميتوانست بدور آن بچرخد ديگ از هر طرف مسدود بود جز از مجراي تنگ لوله هاي نازكي كه دورادور جدار آن تعبيه شده بود. وقتي آب ديگ را بجوش مي آوردند بخار آب با فشار ازدهانه تنگ لوله ها خارج شده ديگ را بدور محور مركزي بگردش در ميآورد. در قرن هفدهم يك مكانيسين ايتاليائي اولين توربين بخاري را ساخت باين ترتيب كه چرخ فشار وارد ميساخت آنرا بحركت در ميآورد.
مخترعان بعدي هم بآزمايشهائي دست زدند ولي همواره با اين اشكال بزرگ مواجه ميشدند كه نيروي محرك حاصل در مقابل نيروي سوخت اصلي فوق العاده ناچيز بود. در ميان همه جويندگان يكنفر مهندس سوئدي بنام دكتر گوستاف دولاوال موفقيت بيشتري يافت و چند سال قبل از آنكه پارسونز دست بكار شود مدلهاي توبين بخاري ساخت كه ميتوانستند ماشينهاي كوچكي را بحركت در آوردند.
پارسونز مطمئن بود كه با طرح يك نقشه دقيق علمي ميتوان توربين هاي نيرومندي ساخت كه در قبال آنها ماشينهاي بخار سنبه و استوانه اي ناچيز و ضعيف بشمار آيند. بنابراين پارسونز كليه اختراعات قبلي علماء حتي موفقيت اخير دولاوال را ناقص و غلط ميدانست. در همه اين دستگاههاي از نيروي بخار فقط براي چرخاندن يك چرخ پرده دار استفاده ميشد. فكر بديع پارسونز اين بود كه با تعبيه يك رديف چرخهاي دوار بر روي ميله اصلي دستگاه حد اكثر استفاده را از نيروي بخار بدست بياورد چنانكه گفته شد در اين مدل توربين ها نيروي بخار مستقيماً از ديگ بر روي پره هاي چرخ منتقل ميشود و در ميان راه سنبه و دريچه و منفذي نيست كه باعث اتلاف و كاهش آن گردد. در ماشين بخارهاي معمولي يكي از علل عمده كاهش نيروي بخار سرد شدن جدار استوانه ها ميباشد زيرا هنگاميكه جريان بخار در استوانه منقطع ميشود تا سنبه بعقب برگردد حرارت جدار استوانه پائين ميآيد و چون بار ديگر بخار از منبع ديگ وارد استوانه شود مقداري از آن در برخورد با اين جدار سرد حرارت و تراكم خود را از دست داده منقبض و بي اثر مي گردد. اما در توربين هاي مدل پارسونز بعلت دائمي بودن جريان بخار حرارت دستگاه ثابت مانده اتلاف نيرو كمتر ميگردد.
واضح است كه پارسونز در همان وحله اول نميتوانست اشكالات گوناگون ماشين خود را از هر جهت بر طرف سازد بخصوص كه توربين هاي وي ميبايستي در موارد مختلفي چون چرخانيدن ديناموي برق يا حركت قطار و كشتي و غيره بكار رود و هر يك از اين موارد اشكالات و مسائل جديدي ايجاد ميكرد. يكي از كارهاي دقيق و مهم اين بود كه در هر دستگاه پره هاي چرخ دو٧ار طوري ساخته شود و بوضعي قرار گيرد كه بيشترين نيروي محركه را توليد نمايد. واضح است كه در اين احوال هميشه عده اي از اشخاص مغرض و ذينفع يافت ميشوند كه گوش بزنگ معايب اختراعات ديگران اند تا آن معايب را با بوق و شيپور تبليغات برخ بكشند و خود را پيش بيندازند. از طرف ديگر در آنوقت ثروت هاي عظيم در شركت هائي كه با ماشين بخارهاي قديمي سرو كار داشتند بمعامله گذارده شده بود و البته منافع صاحبان آن سرمايه ها هرگز اجازه نمي داد كه پيدايش ماشين بخار جديدي دكانشان را يك سره كساد سازد.

در بين اولين توربين هائي كه در دست چارلز پارسونز تكميل يافت دو ديناموي كوچك دستي هر يك بقوه چهار كيلووات قابل ذكر ميباشد. اين ماشين ها كه نيروي زغال سنگ را تبديل به نيروي برق ميساختند علاقه عموم مردم گيتزهد را بخود جلب نمود و خبر اختراع پارسونز در روزنامه هاي محل سرو صدائي راه انداخت.
يكي از روزهاي سرد ژانويه 1886 رئيس كلانتري گيتزهد شخصاً بملاقات پارسونز رفت و پس از تعارفات مرسوم اظهار داشت كه چون در نظر است بمنفعت « شفاخانه شاهي» جشني داير و پول و اعانه جمع آوري شود شهرداري ميخواهد اطراف « درياچه قو» را چراغ آئين كند و براي يخ بازي روي درياچه باهالي بليط بفروشند و براي همه اين كارها قبل از هر چيز احتياج بدستگاه ديناموي پارسونز دارند. ضمناً رئيس كلانتري اشاره كرد كه همين كار بهترين تبليغ براي اختراع وي خواهد بود.
پارسونز موافقت كرد و يكي از توربين هاي دينامورا در اختيار جشن شهرداري گذاشت. دور « درياچه قو» چراغاني شد. لامپهاي درخشاني كه از درخت ها ي اطراف در ياچه آويزان شده و با نور زيباي خود چشمها را خيره ميساخت اختراع يكنفر مهندس انگليسي بنام جوزف ويلسون سوان بود كه بعدها بقلب سرجوزف سوان مفتخر گرديد. اين شخص كمي قبل از اديسون موفق بساختن يكنوع لامپ الكتريكي شد ولي از آنجائي كه در آن هنوز ديناموهاي قوي وجود نداشت لامپ وي مورد استعمال زيادي پيدا نكرد و بعداً هم فراموش شد. در آنشب جمعيت زيادي براي تماشاي چراغاني و شركت در يخ بازي روي « درياچه قوي» در جشن شركت كردند. خوشحالي بزرگ مردم اين بود كه مي توانستند در زير درخشان و ثابت چراغهاي برق شب هنگام يخ بازي كنند.
بالنتيجه مبلغ يكصد ليره بنفع « شفاخانه شاهي» جمع آوري و خبر اختراع توربين مولد برق پارسونز نيز بهمه جا پراكنده شد بطوري كه هنگام نمايشگاه بزرگ شهر نيوكاسل در 1887 از وي تقاضا شد كه جهت روشنائي نمايشگاه نيروي برق كافي تهيه نمايد و پارسونز بطرز بي سابقه اي نمايشگاه را باديناموهاي خود منور ساخت.
سال بعد پارسونز توربين مولدي بقوه 75 كيلووات ساخت و براي اولين بار در شهر نيوكاسل كارخانه برقي كه مصرف شهر را تأمين مينمود براه انداخت. كمي بعد يكي از معتبرترين مهمانخانه هاي لندن بنام « هتل سسيل» از پارسونز تقاضاي ديناموي نيرومندي كرد و پس از آن نوبت بشركت الكتريكي « متروپوليتن» رسيد كه سفارش داد آخرين مدل ديناموي قوي برايش فرستاده شود. اين شركت ضمن تقاضاي خود بخصوص متذكر شده بود كه عيب بزرگ ديناموهاي سيستم سنبه اي اين بود كه خيلي تكان داشت و بهمين جهت شركت نامبرده خواستار ديناموي توربيني پارسونز شده بود كه اين عيب را نداشت.
حالا ديگر كار بالا گرفته و از هر طرف سفارشات تازه ميرسيد. پارسونز كارخانه كوچكي در هيتون نزديك نيوكاسل داير ساخته بود ولي در آن از عهده انجام كليه سفارشات وارده بر نميآمد. بهمين جهت ببعضي كارخانه هاي ديگر رسماً اجازه داد كه از روي مدل توربين وي بسازند. در سال 1895 مجموع نيروي حاصله از كليه توربين هاي مدل پارسونز به 90000 اسب بخار مي رسيد. آنگاه بزرگترين سفارش از « بنگاه تجارتي البرفلد» واقع در ناحيه صنعتي راين در آلمان رسيد كه تقاضا ي دو دستگاه مولد برق هزار كيلوواتي نموده بود. اين اولين توربين هاي پارسونز بود كه بآلمان فرستاده شد. در آخر قرن نوزدهم و آغاز قرن بيستم دستگاههاي نامبرده بزرگترين و نيرومند ترين ديناموهاي مولد برق در دنيا محسوب ميشد. در سالهاي 1912 قدرت توربين هاي ساخت پارسونز به 25000 كيلووات و در سال 1923 به 50000 كيلووات رسيد.
پارسونز در اواخر زندگيش شاهد ساختمان توربين هاي برقي با نيروي عظيم 200000 كيلووات بود. از طرف ديگر در همان اوقات به خشنودي تمام ميديد كه در سراسر جهان و در كليه مراكز توليد برق مدل توربين هاي وي جانشين ماشين بخارهاي سابق ميگرديد. روزي يكي از رفقا پارسونز بوي گفت: حالا كه بدون شك رجحان ماشين هاي شما ثابت شده چرا در حركت كشتي ها از آن استفاده نميكنيد؟ از همان آغاز كار راجع باين موضوع فكر كرده بودم. هم اكنون موقعش رسيده است.