איך זה עובד: משאבת דלק
הדלק זורם אל תוך הטנק ופתאום מפסיק. מה בעצם קורה שם? איך משאבת הדלק יודעת שהמכל מלא? עידו גנדל עם התשובה ויש לו גם חידה בשבילכם
מונח הומונקולוס ("איש קטן" בלטינית) מתאר, בין השאר, ככינוי להסבר שלא באמת מסביר אלא חוזר על השאלה בגרסה קצת אחרת. לדוגמה, תמונה של אריה. איך אנחנו יודעים שבתמונה יש אריה? העיניים שלנו מעבירות את המידע הגולמי מהפיקסלים למוח, שמפענח את המידע ומזהה את האריה. זהו הסבר הומונקולוס קלאסי, כי הוא לא באמת תורם להבנה: הוא רק משליך את השאלה מהצופה אל "איש קטן" שנמצא כביכול בתוך המוח שלו. איך הוא, האיש הקטן הזה, מזהה שמדובר באריה?
הסיבה להרצאה הזו היא שאלה שעלתה בתגובות לכתבה הראשונה בטור זה: "איך משאבת הדלק יודעת לעצור כשמיכל הדלק מלא?" התשובות שהתקבלו, כמו גם רוב התשובות שאפשר למצוא ברשת, מדברות על צינור אוויר מסתורי, על הפרשי לחצים ועל חיישן שמרגיש שהמיכל מלא ומפסיק את הזרם. אבל זה, חברים, הומונקולוס. לומר שהחיישן מרגיש זה בדיוק כמו לומר שהמשאבה מרגישה. איך מרגיש? למה מרגיש? מה הוא עושה ת'כלס?
משאבות דלק לא היו בתוכנית המקורית לטור הזה, אך מכיוון שהשאלה כבר עלתה, מן הראוי לענות עליה כמו שצריך. לכן, בתור התחלה, השיגו דף נייר קטן ודק, כמו דף מפנקס או רצועה קצרה מנייר של מדפסת. החזיקו קצה אחד של הדף במאוזן, טיפה מתחת לשפתיים, כך ששאר הדף ישתפל כלפי מטה. כעת נישפו בחוזקה ישר קדימה. בניגוד לאינטואיציה, הדף יתיישר כלפי מעלה, כאילו הוא מנסה להיצמד לזרם האוויר! הסיבה לכך היא שהזרם יוצר תת-לחץ, והאוויר מסביב "נשאב" לתוכו ולוקח איתו את הדף. זה לא המקום לפרט את הסיבה המדויקת לתת-הלחץ, רק תזכרו בינתיים את הכוח שהוא מסוגל להפעיל.
שלב שני: אפקט ונטורי (Venturi). קחו צינור שזורם בו משהו, ולחצו עליו בנקודה מסוימת כדי להצר אותו, קצת כמו שעון חול. מה שיקרה זה שבקטע הצר, המשהו שזורם יזרום יותר מהר – וכמו שראינו קודם, פירוש הדבר שייווצר שם תת-לחץ, לפחות בהשוואה לקטע הצינור הרחב. אם נצר את הצינור בדיוק במידה הנכונה, ונחדיר לקטע הצר צינורית שמוליכה לאוויר הפתוח, תת-הלחץ ישאב אוויר פנימה מהצינורית לתוך הזרם ונקבל דבר שנקרא "משאבת ונטורי". עד כאן סבבה?
הצינור שמוליך את הדלק מהמשאבה לפיה הוא צינור ונטורי שכזה. אי-שם בפנים, לא רחוק מההדק, נמצאת טבעת שמצרה אותו וגורמת לדלק לזרום מהר יותר. לאותה נקודה מתחברת צינורית אוויר, שנמתחת כל הדרך עד לקצה הפיה ממש. הדלק זורם החוצה, ואוויר מהסביבה נשאב דרך הצינורית ומתערבב בדלק. אל תדאגו, אגב, להשפעות שליליות של האוויר הזה. הוא נכנס ויוצא מיד החוצה, כמעט כמו כשעושים בועות עם קש בכוס מים. אנחנו גם לא משלמים עליו אקסטרה.
ככה זה נמשך, עד שמפלס הדלק העולה במיכל מגיע לפיה ולפתח הצינורית. פתאום היא כבר לא מסוגלת לספק אוויר: הדלק כבד מדי ביחס לתת-הלחץ וכמעט לא יישאב פנימה. עם זאת, יש מקור אוויר חלופי: תא קטן שממוקם בתוך ידית התדלוק, ומתחבר לצינור הדלק באותה נקודה ממש כמו הצינורית. התא הזה קשיח, פרט לדופן אחת שהיא בעצם ממברנה גמישה. כל עוד הצינורית ההיא סיפקה אוויר לזרם הדלק, לחץ האוויר בתא הקטן נשמר: אף אחד לא הוסיף לו ואף אחד לא לקח ממנו. עם זאת, ברגע שהצינורית נסתמת בגלל מפלס הדלק, תת-הלחץ גורם לתא להתרוקן מהאוויר שבו. נוצר שם ואקום, שגורם לממברנה להתעקל כלפי פנים (שימו חתיכת ניילון נצמד על הפה ושאפו פנימה. לא את הניילון, את האוויר. כן, בדיוק ככה).
והנה הסוד הגדול. הממברנה הזאת לא סתם נמצאת שם: היא מחוברת למנגנון מכני, מעין נצרה, שמחזיק את ההדק לחוץ. כשהתא מתרוקן והממברנה מתקערת לתוכו, הנצרה משתחררת, ההדק חוזר למקום בכוח קפיץ פנימי וזרם הדלק מפסיק. טה-דה! השרטוט הבא, אגב, הוא סכמטי לחלוטין ולהמחשה בלבד. אם למישהו היה ספק, זה לא באמת נראה ככה בתוך ידית תדלוק אמתית.
אז למה קורה לפעמים שהמשאבה מפסיקה לפעול מוקדם מדי, כשיש עוד הרבה מקום במיכל הדלק? לפעמים מדובר פשוט במנגנון קצת רופף או שחוק שמשתחרר מעצמו בהתאם לחום הסביבה, לזווית וכדומה. אפשרות אחרת שמצאתי במקורות היא שלפעמים נוצרות במיכל הדלק עצמו יותר מדי בועות, ואלה מגיעות לצינורית וסותמות אותה למספיק זמן כדי ליצור קצת ואקום בתא ולשחרר את הנצרה.
אם כן, פתרון חידת משאבת הדלק הוא אלגנטי ומתוחכם, ואינו מצריך חיישנים אלקטרוניים מתוחכמים או רכיבים עדינים במיוחד. עם זאת. זהו בהחלט לא הפתרון היחיד האפשרי. אנשים כבר חשבו על דרכים אחרות להפסיק אוטומטית את זרימת הדלק, ומי שרוצה להפעיל קצת את המוח מוזמן לנסות ולהמציא שיטות משלו. אתם יודעים מה, בואו נעשה מזה חידה קצת אחרת: נניח שצריך למלא בנזין בלוויין בחלל (לא חשוב בשביל מה; תזרמו איתי). בחלל אין אוויר לשאוב ואין כוח משיכה, כך שגם אין מפלס שעולה. איזה מין מנגנון יוכל, בתנאים כאלה, להפסיק אוטומטית את הזרימה כשהמיכל יתמלא?
