No. 2116
HYDRAULIC RAMdoor John H. Lienhard
Vandaag de dag, zwaartekracht versus de ongelooflijke lichtheid van zijn. Het College of Engineering van de Universiteit van Houston presenteert deze serie over de machines die onze beschaving laten draaien, en de mensen wier vindingrijkheid ze creëerden.
Ik heb zojuist het meest verrassende geleerd: De uitvinder van de heteluchtballon vond ook de zelfwerkende hydraulische ram uit, en ik kan me geen twee tegengestelde dingen voorstellen. Laat me de hydraulische ram uitleggen: Stel dat we een waterreservoir hebben en water naar een plaats erboven willen pompen. Water stroomt niet bergopwaarts, maar het kan energie opleveren als het bergafwaarts stroomt. We kunnen het bergafwaarts door een turbine laten stromen om energie op te wekken voor een pomp.
De hydraulische ram is een armeluisvervanging voor een dure turbine. Water stroomt bergafwaarts door een pijp. Als het door een klep in het lagere eind ontsnapt, krijgt het genoeg snelheid om plotseling de klep dicht te doen gaan. Als dat gebeurt, neemt de druk in de pijp zeer sterk toe. Daardoor gaat een tweede klep open, en stroomt het water er door naar buiten. Het proces herhaalt zich, ritmisch en automatisch, met een luid klik-klak geluid. Het is een wonderbaarlijk handige pomp die werkt op de potentiële energie van het water in het reservoir. Er is geen motor nodig.
Dat staat heel ver af van heteluchtballonnen, maar het verbindingsweefsel is van papier. Joseph Montgolfier en zijn jongere broer Étienne waren zonen van papierfabrikant Pierre Montgolfier. Joseph was een eersteklas autodidactisch werktuigkundige, en ook hij richtte een papierfabriek op. Étienne studeerde wiskunde en architectuur. In 1782 begonnen de twee te experimenteren met ballonnen van papier en zijde. Een jaar later voerden zij een demonstratievlucht uit voor Lodewijk XVI en lieten vervolgens mensen in hun ballonnen vliegen. Toen ballonvaren de nieuwe kijksport van Parijs werd, trokken de broers zich terug.
De zachtaardige Étienne ging weer met zijn vader samenwerken. Hij probeerde ook de theorie van het ballonvaren te ontwikkelen. De verlegen mechanicus Joseph ging door met andere uitvindingen — maar geen enkele was zo waardevol als de hydraulische ram. Een Britse uitvinder had in 1772 een primitieve hydraulische ram gemaakt, maar de kleppen moesten met de hand worden bediend. Montgolfier bracht een enorme verbetering aan toen hij een pomp ontwierp die men zelf kon laten werken, bijvoorbeeld bij drainage- en droogleggingsprojecten.
Dat was in 1796. Een jaar later nam Matthew Boulton, de maker van de Boulton-Watt stoommachines, namens Montgolfier een Brits octrooi aan. Vele andere octrooien volgden en hydraulische rammen werden in de negentiende eeuw op grote schaal gebruikt. Elektrische motoren begonnen ze uiteindelijk te vervangen. Maar nu we op zoek zijn naar geschikte technologie voor ontwikkelingslanden, maken ze een comeback.
De broers Montgolfier waren dus een studie in contrasten. De jonge Étienne, intellectueel met sterke sociale instincten, hij ging zelfs in de politiek. En Joseph, het praktische genie, die twee werelden overbrugde: hij gebruikte heel openlijk vluchtig papier en hete lucht om een oude droom te verwezenlijken. Daarna maakte hij gebruik van de lichamelijke soliditeit van ijzeren pijp en ijzerhard water om ons praktische werk te doen – uit het zicht en uit het hart.
Ik ben John Lienhard, aan de Universiteit van Houston, waar we geïnteresseerd zijn in de manier waarop inventieve geesten werken.
(Thema muziek)
W. A. Smeaton, Montgolfier, Étienne Jacques de & Montgolfier, Michel Joseph de, C. C. Gillispie, ed., Dictionary of Scientific Biography, Vol. IX (New York: Charles Scribner’s Sons, 1974). (De afbeelding van Joseph Montgolfier hierboven is met dank aan het National Air and Space Museum.)Voor een wonderbaarlijk heldere 20e-eeuwse behandeling van de hydraulische ram, geschreven voor gebruik in ontwikkelingslanden, zie S. B. Watt, A Manual on the Hydraulic Ram for Pumping Water. (Silsoe, Bedford, UK: Intermediate Technology Development Group, 1975) Ik ben deze bron zeer erkentelijk voor het onderstaande schematische diagram.
Zie ook: http://en.wikipedia.org/wiki/Hydraulic_ram
Een goedkope hydraulische ram die kan worden gemaakt van gewone off-the-shelf onderdelen.The Engines of Our Ingenuity is Copyright © 1988-2006 by John H. Lienhard.
