מנוע הקיטור (Steam Engine) הוא אחת ההמצאות החשובות בהיסטוריה, המצאה שהניעה את התחבורה והתעשייה לעידן המודרני ולראשונה לא התבססה על כוח פיזי של שרירי אדם או בעלי חיים.

פעולתו של מנוע הקיטור התבססה על כוח הקיטור שנפלט מדוד מים רותחים. במנוע זה מפעילים כבשן המוסק בפחם ומחמם דוד מים. כתוצאה מעיבוי האדים שבדוד, נוצר לחץ אטמוספירי, הנקרא "קיטור".

הקיטור הזה, שנפלט מדוד המים, פועל על בוכנה או מספר בוכנות ודוחף אותן. הבוכנות הללו מחוברות למערכת הנעה, המניעה את גלגלי המנוע. כך זזה רכבת הקיטור ונוסעת, כך מניע גלגל גדול את ספינת הקיטור על פני הנהר וכך נוצרו אפילו אופנועי ואופני הקיטור של העבר.

בזכות שיטת פעולה זו נחשב מנוע הדיזל לחלוץ מנועי החום המודרניים. הצלחתו אז הייתה כה גדולה, שהוא היה לנושא הדגל של המהפכה התעשייתית.


כך פועל מנוע הקיטור (מתורגם):

https://youtu.be/fsXpaPSVasQ


אנימציה שמראה את שלבי הפעולה שלו:

https://youtu.be/g8LrAsL4oH0?t=10s


וכך עבדו מנועי הקיטור של העבר:

https://youtu.be/nd2Ii4OGQ4k

מנוע קיטור (Steam engine) הוא מנוע שפועל בכוח הקיטור שנפלט מדוד מים רותחים. שיטת הפעולה שלו הייתה להפעיל כבשן שמוסק בפחם ומחמם דוד מים. הקיטור שנפלט מדוד המים הוא שמניע בוכנות, ואלה הניעו את גלגלי רכבת הקיטור, את ספינות הקיטור ואפילו את אופני הקיטור הנשכחות.

את מנוע הקיטור המציא לראשונה הרון, מדען יווני שחי באלכסנדריה שבמצרים. הרון חי בשנת 130 לפני הספירה. המנוע שפיתח היה מנוע קיטור פרימיטיבי, אך הרון מעולם לא בנה אותו. אם היה בונה אותו, ייתכן שההיסטוריה הייתה משתנה כבר אז והמהפכה התעשייתית הייתה מתרחשת כבר אז.

במאה ה-18, כ-2000 שנה לאחר מכן, הומצאה מכונת הקיטור המודרנית בפועל על ידי הממציא ג'יימס ואט, לאחר ששיפר ואט את מנוע הקיטור הקדום והגדיל את יעילותו באופן עצום. מנוע הקיטור של ואט עשה מהפכה בייצור והיה אחד המאיצים של המהפכה התעשייתית, שהחלה באירופה של המאה ה-18.


הנה מנוע הקיטור העתיק של הרון:

https://youtu.be/QBh8cHZvE9U


המצאת מנוע הקיטור המודרני במאה ה-18 על ידי ג'יימס וואט:

https://youtu.be/G3Fge5QKZnI


מודל של מנוע הקיטור הראשון בהיסטוריה:

https://youtu.be/Caqf4hQBYBI


וההיסטוריה של מנועי הקיטור:

https://youtu.be/9mhYnQGZJuM

בסוף המאה ה-19, עוד בטרם נולד האופנוע שאנו מכירים, זה שמונע על מנוע בנזין, ניסה בונה האופניים הצרפתי הנודע פְּיֶיר מִישֵאוֹ (Pierre Michaux) לבנות אופניים עם מנוע קיטור. מנוע הקיטור הזה היה מתקן גדול, כבד במיוחד ומסורבל שנבנה במרכז האופניים, בין הגלגלים.

אופנוע הקיטור הקדום והכבד הזה לא היה מעשי. לא ניתן היה לנסוע בו בצורה נוחה ולסחוב עליו את הפחם שדרוש היה לו לנסיעה. אבל הוא היה הרמז לאופנוע שיוולד מספר שנים לאחר מכן, כשהיצרן הגרמני דיימלר יחבר לאופניים את המנוע החדש והקל, שגם ניתן להניע בקלות - מנוע הבנזין.


הנה אופני הקיטור היסטוריות משנת 1902:

https://youtu.be/0gkgoNTBLdE


שחזור של אופני הקיטור של רופר האמריקני, שניסה לשפרם ומת תוך כדי נהיגה בהם:

https://youtu.be/5YB76S3jcDI


נסיון עממי לבנות אופני קיטור מודרניות ומלאי עשן:

https://youtu.be/CiJeHHGqSSw


ואופני קיטור מודרניות מסוג אחר:

https://youtu.be/2bPTqJtWpRc

הוא היה מהמוחות המבריקים של המאות האחרונות. במאה ה-18 הוא פיתח את מנוע הקיטור העתיק, המצאה שהמציא עוד לפני הספירה הנוצרית המדען היווני הרון, אבל נשכחה לגמרי במהלך השנים.

הממציא והמהנדס הסקוטי ג'יימס וָאט (James Watt) המציא בחייו כמה מהחידושים החשובים בתולדות הטכנולוגיה. לפני הכל ידוע ואט בתור מי שהמציא את מנוע הקיטור. זו הייתה המצאה ששינתה את העולם, במיוחד בתחומים כמו התעשייה והתחבורה.

כלי התחבורה מבוססי מנוע-הקיטור, כמו רכבות, ספינות ואפילו אופנועים, יעבירו את התנועה בעולם לשלב חדש. מנועי הקיטור החלו להזיז את האנושות בהסעה ממוכנת, שלא הייתה דומה לשום שלב קודם בתחבורה. לא עוד נאלצו בני-אדם להשתמש בבעלי חיים למשיכת עגלות ומרכבות, לא עוד בכוחם הפיזי לחתור והם לא נאלצו יותר להיות תלויים בכוחות הטבע, כמו הרוח שבמפרשים.

גם התעשייה המודרנית חבה חוב עצום לג'יימס ואט. בזכות המצאתו יוולדו מכונות תעשייה משוכללות ומפעלי תעשייה חדישים בכל רחבי אירופה. מכונות הקיטור למפעלי ייצור, כרייה וטוויה יולידו התפתחות וקדמה ללא תקדים. מנוע הקיטור המודרני של ג'יימס ואט יהיה לאחד המאיצים של המהפכה התעשייתית, שתשנה את העולם לגמרי ותוליד את העולם המודרני שבו אנו חיים.

כדי להשוות את הספקי המנועים השונים, המציא ואט יחידת הספק שאותה כינה "כוח סוס". עם השנים השתנתה היחידה בשיטה המטרית וזכתה לשם "ואט" על שמו.


הנה סיפורו של ממציא מנוע הקיטור המודרני, ג'יימס ואט:

https://youtu.be/G3Fge5QKZnI


מעט על חייו של אבי מנוע הקיטור:

https://youtu.be/UGplcD9BULY


מנוע הקיטור המקורי של ואט שמוצג במוזיאון ולידו העתק עובד:

https://youtu.be/M2LsvSQ--wc


סקירת בזק של חשיבות המצאותיו:

https://youtu.be/euEjOBx_vg0


וספינות המבוססות על מנוע קיטור:

http://youtu.be/HmNdZix0o2M

מנועים מונעי קיטור היו סיפור הצלחה משמעותי בתקופה הוויקטוריאנית, במאה ה-19. אך רבים לא מודעים לכך שכבר בשלהי המאה ה-18 נוצרו מספר דגמי מכוניות קיטור ראשונות, שהיה להם סיכוי אמיתי להביא את כולם העגלות והמרכבות לסופו המוקדם.

זה היה בסוף המאה ה-18, בשנת 1769, כשהחל ממציא צרפתי בשם נִיקוֹלאס-ג'וֹזֶף קוּגְנוֹ (Nicolas-Joseph Cugnot) לבנות כמה רכבי קיטור ניסיוניים. הם היו כבדים, מסורבלים, גרועים ולא מספקים, אבל הם היו כלי הרכב הממונעים הראשונים בהיסטוריה והיה להם סיכוי ממשי ליצור קפיצה של ממש בעולם כלי הרכב. נדגיש שבאותה תקופה כל כלי הרכב שמסביב מבוססים על הנעה של בעלי חיים. בקיצור עגלות.

לאחר ניסיונות מספר, פיתח קוגנוט עבור הצבא, בשנת 1771, את רכב הקיטור הממונע שלו. הרכב הכבד שקל כ-2.5 טונות ונועד לשאת תותחים כבדים. היו לו שני גלגלים אחוריים גדולים ועוד גלגל קדמי קטן.

רכב הקיטור הצבאי הזה היה איטי ביותר וקשה היה מאוד להניעו. הממציא הקשה מאוד על הנהג לנווט את הרכב המסורבל, מכיוון שהוא מיקם את דוד המים הגדול שלו בחזית כלי הרכב. לאור העובדה שעגלה מונעת על ידי סוס הייתה מהירה ממנו וכמובן קלה יותר לתפעול, אין פלא שרכב הקיטור החדשני הזה לא זכה להצלחה של ממש.

אבל הממציא הצרפתי פורץ הדרך לא התייאש. הוא בנה דגם אזרחי, מתקדם יותר ומסורבל פחות, של כלי הרכב והסיע אותו ברחובות פאריז. מהירותו המרבית הייתה של 5 קמ"ש, אך מספרים שהוא הרס קיר אבן גדול, לאחר שהתנגש בו.

לאחר שניסה כמה שיטות, פתרונות ושיפורים, אך כלי הרכב מבוססי הקיטור של קוגנוט לא זכו להצלחה, הבין האיש שהוא לא מצליח בפיתוח הטכנולוגיה הממונעת שלו והוא התייאש וזנח את הרעיון.

במאות הבאות אמנם יוולדו דגמי קיטור כמו משאית הקיטור של חברת ליילנד משנת 1896 ומכוניות הגראוט (Grout) והווייט מודל M, עם מנוע הקיטור מתחילת המאה ה-20. אבל כמובן שפריצת הדרך האמיתית הייתה במעבר למנוע בעירה פנימי שהפליא לעשות קארל בנץ בשנת 1885, כשתכנן ובנה את המכונית האמיתית הראשונה.


הנה מצגת וידאו על קוגנו ומכונית הקיטור שלו:

https://youtu.be/MzJhUftykEs


מכונית קיטור ראשונה שהקדימה את מנוע הבעירה הפנימית של המכונית שאנו מכירים:

https://youtu.be/gqJ8nF5sLWc


מכונית הקיטור הראשונה של ניקולס קוגנוט משנת 1769:

https://youtu.be/wr1MELVd0L4


דגם של כלי הרכב הממונע בקיטור שלו:

https://youtu.be/KP_oQHYmdRs


כאן מביאים את רכב הקיטור לתערוכת מכוניות היסטוריות:

https://youtu.be/XsEbeCrPcA8


וכך פועל מנוע הקיטור (מתורגם):

https://youtu.be/fsXpaPSVasQ

רכבת קיטור (Steam Train) היא רכבת שנוסעת בכוח הקיטור שנפלט מדוד מים רותחים. השיטה פשוטה: בכל קטר של רכבת קיטור היה כבשן שהוסק בפחם וחימם דוד מים. הקיטור שנפלט מהדוד הניע את הבוכנות, ואלה הניעו את גלגלי הרכבת. תמיד היה הקרון הראשון של רכבת הקיטור קרון דלק ובו אוחסן הפחם ששימש במהלך הנסיעה להסקת התנור ולהנעת הרכבת.

לפי אחת הגרסאות, ההמצאה נולדה עם ריצ'רד טרוויתיק, שהמציא בשנת 1804 קטר שהוביל פחם אל מפעל מתכת בדרום ויילס שבבריטניה. בעזרתו הוא הצליח להוביל פחם על גבי מסילה באורך של כ-15 ק"מ ובמהירות של 8 קמ"ש.

גרסה אחרת נותנת את הבכורה לג'ורג' סטיפנסון, שפיתח בשנת 1812 את ההנעה באמצעות מכונת קיטור. הוא קיבל את ההשראה לכך מהמשאבה שהכיר ממכרות הפחם שבהם עבד, משאבה ששימשה לשאיבת מים במכרה. הקטר שבנה סטיפנסון משך את קרונות הפחם במכרה והצליח להחליף את הסוסים שעשו זאת עד אז.

גם אם לא היה הראשון, בעקבות ההישג המרשים הוזמן סטיפנסון לבנות רכבת על מסילת ברזל שתחבר בין הערים האנגליות ליברפול ומנצ'סטר. הוא הצליח להפוך את רכבת הקיטור לאמצעי תחבורה של ממש כשבשנת 1830 נפתח קו הרכבת הראשון של ליברפול-מנצ'סטר באופן רשמי.

האות ניתן לכיבוש העולם בידי רכבת הקיטור. בשנת 1850 היתה כבר רוב אירופה מרושתת במסילות ברזל ובשנת 1869 כבר נחנכה בארצות הברית מסילה שחיברה בין החוף המערבי לחוף המזרחי שלה.

במשך כמאה השנים הראשונות לקיומה של הרכבת הונעו הרכבות על ידי מנוע קיטור. אז נכנסו מנועי הדיזל שהחליפו אותם ברכבות המודרניות.




רכבת הקיטור באנגליה הייתה סממן מרכזי בתחילת המהפכה התעשייתית (עברית):

https://youtu.be/4wAiBWYsFnI


רכבת עם קטר קיטור בדרום-מערב גרמניה:

http://youtu.be/UCGOXtA4_jE


כך פועל מנוע הקיטור (מתורגם):

https://youtu.be/fsXpaPSVasQ


ורכבת קיטור שעדיין נוסעת באגם לואיז:

https://youtu.be/1Z8MIXXDPls

הממציא הקדום הרון היה מרצה וחוקר בספרייה הגדולה של אלכסנדריה. הרון היה חוקר רציני וחרוץ והרבה לחקור את תכונותיהם של המים והאוויר. בכך הוא הניח את היסודות להידרוסטטיקה. בין השאר, הרון תכנן ובנה מכשירים שונים, כמו מזרקת הרון או מכונת שתיה אוטומטית למים קדושים בתשלום. המכשירים היו מבוססים אמנם על עקרונות מדעיים, אך שימשו בעיקר כדי לבדר ולהלהיב את חבריו המתפעלים.

אבל ההחמצה הקטנה-גדולה של הרון היא ההמצאה שהייתה בהישג ידו מבלי שהוא ידע. כדור איאולוס שבנה הרון היה למעשה מנוע הקיטור הראשון בהיסטוריה. הכדור שפיתח הרון (או לפחות בנה על פי רעיון של אחרים) היה מכונה שהפכה לחץ לתנועה, בדרך דומה לזו שעשו מנועי הקיטור שהניעו רכבות במאה ה-18. לו היה הרון רותם את האנרגיה הסיבובית של הכדור לביצוע של תנועה מכנית, הוא יכול היה לקדם את התעשיה והתחבורה במאות רבות של שנים.


הנה סיפורו של הרון ומנוע הקיטור המוקדם שהמציא:

http://youtu.be/QBh8cHZvE9U


דגם של כדור איאולוס:

http://youtu.be/dEiRewqemKM


וכדור איאולוס שמתחמם ומסתובב:

http://youtu.be/Y8eb3ak1f9g

כוח סוס הוא מושג מימיו הראשונים של מנוע הקיטור. כשהיה צריך להסביר לאנשים כמה כוח יש למנוע וכיצד יוכל לסחוב קרון או עגלה למרחק בזמן קצר, הכי קל היה להשוות את כוחו של המנוע לכוחותיהם של הסוסים ששימשו לאותה מטרה באותה תקופה.

הראשון שהשווה את הספק המנוע לכוחו של הסוס בעבודת הסחיבה היה אחד מהחלוצים של מפתחי מנוע הקיטור, תומאס סייוורי. הוא לא מדד ולא בחן את הנתון אלא אמר לאנשים בפשטות שהמנוע יכול לעשות פעולה שתחליף כך וכך סוסים.

אבל המהנדס ג'יימס ואט ששיפר את מנוע הקיטור הוא שעשה בדיקות מעמיקות לגבי כוחו האמיתי של הסוס והוא גילה שסוס יכול להפעיל כוח של 33,000 ליברות לרגל לדקה. בני אדם רגילים, אגב, מצליחים להפעיל כוח שהוא כעשירית משל הסוס. כוח זה נקבע כשווה ערך ל-746 ואט.


הנה סרטון שמראה את תגובת אנשים שנוסעים ברכב בעל 1000 כוחות סוס:

http://youtu.be/MX0VP_nl2Tg


הנה מכוניות עם יותר מדי כוח סוס:

https://youtu.be/jHy5icrUm7c


מכונית עם 10 אלפים כוח סוס!

https://youtu.be/toURS5_8kXM


ומירוץ בין מכוניות שיש להן הרבה יותר מ-500 כוח סוס:

https://youtu.be/iQGg9NRun08