عن المرحوم البروفيسور يورام زفيرين وعن المحركات وكل ما بينهما

تخيل عالما حيث رخصة القيادة ليست ضرورية. ستصل سيارتنا إلى باب المنزل بنفسها، بعد أن يتم طلبها عن طريق تطبيق على الهاتف الذكي لدينا، والذي من خلاله سنحدد أيضًا الوجهة لسيارتنا ونقودها دون قيادة. كان هذا أحد المشاريع التي عمل عليها المرحوم الدكتور زبيرين في التخنيون

بقلم: ألونا مشعل، مجلة التخنيون
قبل حوالي ستة أشهر، عن عمر يناهز 71 عامًا، توفي البروفيسور يورام زبيرين من كلية الهندسة الميكانيكية في التخنيون، وذلك بعد إصابته بمرض خطير منذ حوالي أربع سنوات ونصف. أحد المناصب العديدة التي شغلها خلال سنوات عمله البحثي كانت إدارة مختبر محركات الاحتراق الداخلي. وفي مقابلة مع الدكتور ليونيد تارتكوفسكي، الذي كان شريكه في العديد من الدراسات داخل هذا المختبر، فتحت نافذة رائعة على جزء من عالم الأبحاث الغني للبروفيسور يورام زبيرين.

تخيل عالما حيث رخصة القيادة ليست ضرورية. ستصل سيارتنا لوحدها إلى باب المنزل، بعد أن يتم طلبها عن طريق تطبيق على الهاتف الذكي الموجود لدينا، والذي من خلاله سنحدد أيضًا وجهة السفر لسيارتنا. خلال الرحلة لن ننشغل بالقيادة وإزعاج السائقين، لأن جميع المركبات المحيطة ستكون مشابهة لمركبتنا. بالإضافة إلى ذلك، ستكون السيارة كهربائية، أو ستستهلك وقوداً بديلاً، وتلوث البيئة بشكل أقل. ولعل هذا النوع من الأفلام كان من تصور البروفيسور يورام زبيرين عندما كان يعمل على بحثه؟ ربما.. اليوم لا يسعنا إلا أن نتكهن. لكن مما لا شك فيه أن بعض أبحاثه ساهمت في الترويج لجعل مثل هذا الفيلم حقيقة واقعة. المركبات الصديقة للبيئة، مركبة بدون سائق، مركبة كهربائية، الوقود البديل والحد من انبعاثات الملوثات من المركبات كانت من بين المواضيع العديدة التي بحثها البروفيسور يورام زبيرين كجزء من مختبر محركات الاحتراق الداخلي في التخنيون، والذي كان يديره منذ عام 1991. ولا تشكل سوى جزء صغير من أعماله المتنوعة.
بالإضافة إلى إدارة هذا المختبر، أدار البروفيسور زبيرين لمدة 6 سنوات "ميداتيك" - المتحف الوطني للعلوم والتكنولوجيا والفضاء في حيفا، وشغل منصب رئيس معهد أبحاث النقل في التخنيون، وقد أرسلته الحكومة إلى دول مثل غواتيمالا وهايتي ونيبال كمستشار في مجال الطاقة الشمسية، والقائمة تطول.

قام الدكتور ليونيد تارتكوفسكي، بالتعاون مع البروفيسور يورام زبيرين، لمدة 15 عامًا تقريبًا، بعمل بحث مشترك في مختبر محركات الاحتراق الداخلي في كلية الهندسة الميكانيكية في التخنيون. أصبح البروفيسور زبيرين مديراً للمختبر في عام 1991، وفي عام 1992 انضم الدكتور تارتكوفسكي كمهندس رئيسي للمختبر، بعد هجرته إلى إسرائيل من الاتحاد السوفييتي قبل عام. قبل الهجرة إلى إسرائيل، عمل الدكتور تارتكوفسكي في المعهد المركزي لأبحاث السيارات في موسكو كرئيس لمختبر أبحاث المحركات. اليوم يترأس الدكتور تارتكوفسكي المختبر، وفي مقابلة أجريت معه بعد وفاة المرحوم البروفيسور يورام زبيرين، تحدث عن يورام وعملهما المشترك.

محرك الاحتراق الداخلي

قد يبدو مصطلح "محركات الاحتراق الداخلي" غير مفهوم تمامًا، ولكنها عائلة من المحركات المألوفة لنا جميعًا - هذه هي المحركات الموجودة في مركباتنا الخاصة وحافلاتنا وشاحناتنا وقطاراتنا وغيرها. ويكمن سبب تسميتهم في طريقة عملهم: "في محرك الاحتراق الداخلي العادي، يتم استخدام الوقود الذي يتم وضعه في المحرك، فيحترق داخل المحرك - وليس خارجه، ثم نتيجة احتراق الوقود ، يتم توليد الحرارة مما يؤدي إلى تراكم الضغط. "هذا الضغط، إذا كان محركًا به مكابس، يتسبب في تكوين قوة تحركها، وبالتالي تتحول الطاقة الكيميائية للوقود بشكل أساسي إلى عمل ميكانيكي"، يوضح الدكتور تارتكوفسكي.

الوقود الذي يوفر الوقود

إن مختبر البروفيسور زبيرين هو بالتأكيد سبب للفخر. إن عددًا لا بأس به من الدراسات التي تم إجراؤها في مختبر محركات الاحتراق الداخلي، برئاسة البروفيسور زبيرين، لها آثار مباشرة وهامة ليس فقط على سيارتنا الخاصة وطريقها إلى حياتنا اليومية، ولكن أيضًا على صناعة السيارات - إحدى أكبر الصناعات في السوق. ومن الأمثلة البارزة على ذلك دراسة أجريت هناك في التسعينيات في مجال إضافات الوقود. وفقا للدكتور تارتكوفسكي، فإن دولة إسرائيل هي "من بين الدول الأولى في العالم التي يتم فيها جمع الوقود بطريقة مركزية على نطاق وطني. وقد تم ذلك بناءً على الدراسات التي أجراها مختبرنا."
وكجزء من الدراسة، تم فحص تأثير المادة المضافة على مجموعات المحرك وأدائه. "لقد طورنا الأساليب والمرافق التي جعلت من الممكن، على سبيل المثال، تشغيل المحرك تلقائيًا في الدورة التي طورناها. بمساعدة نظام التحكم، عرف المحرك كيفية البدء من تلقاء نفسه وتغيير النظام من تلقاء نفسه، على سبيل المثال لتغيير سرعة الدوران، لتغيير الحمل"، يوضح الدكتور تارتكوفسكي، ويوضح بمثال: " لقد قمنا بتطوير جهاز يتيح معرفة ما يحدث أثناء عملية رش الوقود. إذا لم تكن المادة المضافة جيدة بما فيه الكفاية، تتشكل رواسب تلحق الضرر بجودة رذاذ الوقود. كان علينا أن نحاول تطوير طريقة تسمح لنا بالتحقق الكمي من مدى جودة هذا الرش." وكجزء من البحث، ثبت أن هناك إضافات تحافظ على نظافة أنظمة المحرك "الميزة كبيرة لأنه مع مرور الوقت، لأن الاحتراق داخلي، تتشكل رواسب تضر بجودة الاحتراق، وجودة العمليات التي تحدث داخل المحرك، ونتيجة لذلك تنخفض الكفاءة وتزيد انبعاثات الملوثات. إذا حافظنا على محرك نظيف، فمن الممكن الحفاظ على الأداء الأمثل وانبعاثات منخفضة أيضًا".
"كنا نرى أنه نظرا للأهمية الكبيرة لهذه القضية، ينبغي إضفاء الطابع الرسمي عليها. اجعل التحسين متساويًا للجميع: أولئك الذين يشترون الوقود - أن هذا الوقود سيحمي سيارتهم بالفعل. تعد المادة المضافة اليوم جزءًا لا يتجزأ من الوقود الذي نشتريه. بحثنا هو الذي أدى إلى هذا القرار."

مختبر على عجلات

الدكتور تارتكوفسكي فخور، وهو محق في ذلك، بدراسة مهمة أخرى تم إجراؤها في مختبر البروفيسور زبيرين: "لقد طورنا لأول مرة في دولة إسرائيل قاعدة بيانات لمعاملات الانبعاثات لأنواع مختلفة من المركبات".
لا شك أن مسألة تقييم الانبعاثات الملوثة من المركبات هي قضية مهمة لا مثيل لها، وهي مسألة لها انعكاسات واضحة على جودة البيئة والصحة العامة. من أجل إجراء تقييم واقعي للانبعاثات الملوثة لأسطول المركبات، هناك حاجة حقيقية لقاعدة بيانات لمعاملات الانبعاثات. هذه هي جداول الأرقام التي تصف كميًا مستوى انبعاثات الملوثات المختلفة اعتمادًا على مجموعة متنوعة من العوامل: ظروف الاستخدام، ونوع السيارة، وحجم المحرك، ومسار التضاريس، والظروف المناخية، والمزيد. "لأن كل دولة لديها ظروفها المناخية الخاصة، وظروف المرور الخاصة بها، وطرقها الخاصة - تحتفظ كل دولة بقاعدة بياناتها الخاصة لمعاملات الانبعاثات - إذا أرادت أن تكون هذه التقديرات أكثر دقة."
وفقا للدكتور تارتكوفسكي، حتى إجراء البحث في مختبر البروفيسور زبيرين، لم يكن لدى دولة إسرائيل قاعدة بيانات خاصة بها لمعاملات الانبعاث. "ما فعلوه قبلنا، كانوا يأخذون بيانات تم تطويرها لدولة أخرى، ويستخلصون استنتاجات لا أساس لها من الصحة في الواقع"
كان الطريق إلى تطوير قاعدة البيانات ملتويًا وتطلب قدرًا كبيرًا من العمل العبثي. تم إجراء القياسات خلال عدد لا يحصى من اختبارات القيادة في السيارة، في ظل ظروف قيادة مختلفة. تم تحميل أدوات القياس على السيارة، والتي أصبحت حتماً نوعاً من المختبر على عجلات. يوضح الدكتور تارتكوفسكي سبب هذا التصرف، ولا يخفي استياءه: "حتى اليوم في دولة إسرائيل لا توجد إمكانية لقياس انبعاثات الملوثات من السيارة. كثير من صناع القرار لا يفهمون هذا. فبينما تمتلك الدول المستنيرة معدات قياس علمية تسمح بتشغيل المركبات تحت ظروف مختبرية خاضعة للرقابة للحصول على معاملات الانبعاثات، فإننا هنا لا نملك هذا "الترف" ويلزم إجراء اختبارات على الطرق". ولدى سؤاله عن الاختبارات التي تجرى في مكتب الترخيص ضمن الاختبار السنوي، أجاب بأن هذه اختبارات تجرى في وضع الخمول - عندما يكون صندوق التروس الخاص بالمركبة في الوضع "المحايد"، وأنها لا يمكن أن تعكس انبعاثات المركبة في ظل ظروف الاستخدام الواقعية. . ويؤكد أن "الغرض من هذا القياس ليس تقييم مستوى انبعاث الملوثات، بل فقط التحقق مما إذا كانت السيارة في حالة جيدة أم لا".

البكتيريا التي تأكل الوقود

وهناك موضوع بحثي آخر، لا يقل أهمية، والذي تم بحثه في المختبر تحت إشراف البروفيسور زبيرين، تناول تحسين استقرار وقود الديزل المحفوظ في المخزن الاستراتيجي للجيش.
يقول الدكتور تارتكوفسكي: "الأمر ليس تافهًا كما يبدو، لأنه على مر السنين، يمكن أن تتطور جميع أنواع البكتيريا في وقود الديزل، مما قد يؤدي لاحقًا إلى انسداد الفلتر". اتضح أن هناك بكتيريا تحب الوقود بقدر ما نحب اللحوم الجيدة أو عصير البرتقال. إنهم يعيشون في الماء في طبقة رقيقة ويأكلون الوقود. ثم يتكاثرون وهناك مشكلة كبيرة في ذلك".
كان هدف البحث هو إيجاد إضافات فعالة لمنع الظاهرة وتحسين ثبات الوقود، وقد تم تحقيق هذا الهدف من خلال دراسة مدى تأثير الوقود الملوث بالبكتيريا على أداء المحرك ومقارنتها بالأداء مع الوقود الإضافي: المحرك - ما هي الأجزاء التي يجب الانتباه إليها، وما الذي يجب فحصه، وما إلى ذلك." وبفضل البحث تم حل المشكلة وتحقق التحسن الذي طال انتظاره في استقرار الوقود مع مرور الوقت.

هل طلبت سيارة أجرة؟ سوف تأتي وحدها

مجال البحث الذي أثار اهتمام البروفيسور زبيرين بشكل كبير وتمت دراسته بدعم من الاتحاد الأوروبي، هو المركبات المتقدمة. يقول الدكتور تارتكوفسكي: "في إسرائيل يحبون تسمية هذه المركبات بـ "المركبات ذاتية القيادة"، عندما يكون المعنى مركبة بدون سائق، حيث تتم كل عمليات التحكم والملاحة بواسطة أدوات محوسبة"، وميزة مثل هذه المركبة هي بديهي: "من حيث المبدأ، فإنه يحرر السائق من مهمة القيادة ومن ثم يمكنك منع الأخطاء البشرية."

الصورة الطموحة، التي تسير فيها جميع المركبات على الطريق بشكل مستقل، دون سائق، تبدو وكأنها شيء من فيلم، ولكن اتضح أنها أصبحت حقيقة بالفعل، على الأقل جزئيا: "قال يورام إنه منذ سنوات مثل هذه ستسافر السيارة في مطار شيفول (هولندا)، إذا لم أكن مخطئًا، من موقف السيارات طويل الأمد إلى قاعة الركاب. عرفت السيارة كيف تسير مثل المصعد إلى حد ما: كانت لها محطات توقف ثابتة. في الداخل يمكنك الضغط على الزر كما هو الحال في المصعد وسيصعدك. لقد كان نوعًا من المصعد الأفقي."

"تحتوي السيارة على نظام كشف التداخل، وهي تسير وفق خوارزمية أو أخرى"، يصف الدكتور تارتكوفسكي السيارة المستقبلية. ويضيف ويرسم صورة أكثر إثارة تُعرف باسم "الفصيلة": "إذا كان هناك العديد من المركبات ذاتية القيادة على الطريق والتي يتم التحكم فيها بواسطة نفس الكمبيوتر، فيمكنها السفر واحدة تلو الأخرى لمسافات صغيرة جدًا، ومن ثم المزيد من المركبات يمكن وضعها على جزء من الطريق. إنهم يسافرون كقطار، كوحدة واحدة." وعلى الرغم من أن التقنيات اللازمة موجودة بالفعل، إلا أن مثل هذه المركبات، التي يمكن دمجها في حركة المرور، ليست متاحة بعد. ويقول: "جميع التجارب اليوم أكثر تبسيطًا بعض الشيء".

وفيما يتعلق بالبحث، يقول الدكتور تارتكوفسكي: "كان دورنا هو تقييم الجوانب الحيوية والبيئية لتشغيل نظام النقل هذا. لقد قمنا بتطوير نموذج وأدرجناه لسنوات عديدة في جميع أنواع الأساليب التي مكنت من تقدير استهلاك الطاقة بواسطة هذه المركبات وكذلك تقدير انبعاثات الملوثات." ومن الواضح أن البحث يأخذ في الاعتبار خصائص السيارة ذاتية القيادة التي تميزها عن المركبات السائدة اليوم: "بالنسبة للغالبية العظمى، فإن هذه المركبات هي مركبات كهربائية. ونظرًا لعدم وجود سائق، يمكن تحسين أسلوب القيادة - لن تكون السيارة متوترة مثل السائق، وسيكون من الممكن استخدامها بشكل أكثر كفاءة."

امتياز عظيم

وعلى صعيد شخصي أكثر، يتحدث الدكتور ليونيد تارتكوفسكي عن شخصية يورام الخاصة: "لقد كان شرفًا عظيمًا بالنسبة لي أن أعمل مع البروفيسور يورام زبيرين، وهو عالم ذو مكانة وسمعة عالمية، وشخص رائع يتمتع بسحر شخصي هائل. وهذه هي الطريقة التي سوف نتذكره "ن.

تدرس ألونا مشعل في دورة البروفيسور المشارك إيلات برعام زباري - "الاتصال العلمي: النظرية والتطبيق" - في قسم اينوك للعلوم والتكنولوجيا. الدورة مفتوحة لجميع طلاب التخنيون.

في الصورة على الصفحة الرئيسية: المرحوم البروفيسور يورام زفيرين