Ελατήρια—Μέταλλο εν Δράσει

Από τον ανταποκριτή του «Ξύπνα!» στον Καναδά

ΦΑΝΤΑΣΘΗΤΕ ότι οδηγήτε το αυτοκίνητό σας σε ώρα μεγάλης κυκλοφορίας και ξαφνικά, καθώς βγάζετε το πόδι σας από το γκάζι, δεν συμβαίνει τίποτα! Το πεντάλ μένει κάτω και το αυτοκίνητο σας εξακολουθεί να κινήται με υπερβολική ταχύτητα. Αν ενεργήσετε αμέσως ασκώντας περισσότερη πίεσι στα φρένα, μπορεί το αυτοκίνητο να σταματήση εγκαίρως. Αλλ’ αυτή η δύσκολη κατάστασις σπάνια συμβαίνει. Γιατί; Λόγω του ότι ένα μικρό, ασφαλές ελατήριο επιστρέφει το πεντάλ του γκαζιού (ποδοστήριον επιταχυντήρος) στην ουδέτερη θέσι του όταν βγάζετε το πόδι σας από το πεντάλ.

Επειδή τα ελατήρια κυριαρχούν στην πολυάσχολη ζωή μας στην υψηλώς μηχανοποιημένη κοινωνία, τα θεωρούμε ως κάτι δεδομένον. Ωστόσο, τα ελατήρια παίζουν ένα ζωτικό ρόλο στα πράγματα που χρησιμοποιούμε καθημερινώς, από τα αυτοκίνητα μέχρι τα αεροπλάνα, από τις γραφομηχανές μέχρι τους ηλεκτρονικούς εγκεφάλους, από τα ρολόγια μέχρι τα πλυντήρια, από τις ποντικοπαγίδες μέχρι το στρωματέξ. Αν κάποιο αντικείμενο λειτουργή με μηχανικό τρόπο, σημαίνει ότι έχει ένα ή περισσότερα ελατήρια που παίζουν σπουδαίο ρόλο σε κάποιο σημείο της λειτουργίας του.

Προέλευσις των Ελατηρίων

Μολονότι παρατηρούμε μια ενέργεια όμοια με την ενέργεια του ελατηρίου στην ενόργανη δημιουργία, ιδιαίτερα στη χλόη, στα φυτά και στα δένδρα, τα ανθρωποποίητα ελατήρια χρησιμοποιούνται ίσως από την πολύ παλαιά εποχή, όταν ο άνθρωπος άρχισε να σφυρηλατή τον χαλκό και τον σίδηρο. (Γέν. 4:22) Τα μεταλλικά ελατήρια που χρονολογούνται από την αρχή της ιστορίας (όχι, βέβαια, από την προ-κατακλυσμιαία εποχή), έχουν βρεθή σ’ όλη την Ευρώπη και την Ασία. Αυτά συνήθως βρίσκονται υπό μορφή γάντζων σαν είδος ελατηρίου και κατεσκευάζοντο από χαλκό ή ορείχαλκο κι εσφυρηλατούντο από επιδέξιους τεχνίτες που τους έδιναν κάποιο σχήμα. Φαίνεται ότι αυτοί οι άνθρωποι στα παλιά χρόνια χρησιμοποιούσαν μάλιστα και κάποια συσκευή στερεώσεως για να κρεμούν τα ρούχα, που λειτουργούσε με τρόπο που πλησιάζει πολύ τον τρόπο με τον οποίον χρησιμοποιείται σήμερα η παραμάνα.

Μια από τις πρώτες χρήσεις των ελατηρίων από μέρους του ανθρώπου εφηρμόσθη στην κατασκευή ενός όπλου—του τόξου. Ακολούθησε η εμφάνισις μεγάλων καταπελτών που εχρησιμοποιούντο για να εκσφενδονίζουν πέτρες ή άλλα βλήματα στον εχθρό. Αυτά τα μηχανήματα ήσαν πολύ μεγάλα. Αν ξαφνικά η έντασις εξαπελύετο επάνω σε ξύλινες δοκούς ή συνεστραμμένους σπάγγους διαφόρων ινών και υλικών, εξετοξεύοντο πελώρια βλήματα με τρομερή δύναμι, που προκαλούσαν μεγάλες ζημιές στα οχυρώματα του εχθρού. Ο Ιουδαίος ιστορικός Ιώσηπος περιγράφει τη δύναμι των Ρωμαϊκών καταπελτών που χρησιμοποιήθηκαν στην πολιορκία της Ιερουσαλήμ. Λέγει ότι αυτοί οι καταπέλτες μπορούσαν να εκτοξεύουν πέτρες βάρους ενός ταλάντου σε απόστασι δύο φέρλων, ή ενός τετάρτου του μιλίου (0,4 χιλιομέτρων). (Το Ελληνικό τάλαντο, όπως χρησιμοποποιείτο στους Ρωμαϊκούς χρόνους, ζύγιζε 61,6 πάουντς [27,9 κιλά].)

Η Αγία Γραφή, επίσης, μας λέγει ότι ο Βασιλεύς Οζίας (829-777 π.Χ.) έβαλε τους μηχανικούς του να κατασκευάσουν πολεμικές μηχανές για την άμυνα της Ιερουσαλήμ, οι οποίες μπορούσαν να εκτοξεύουν βέλη και μεγάλους λίθους από τους πύργους της πόλεως. Δεν αναφέρεται τι είδους δύναμι χρησιμοποιούσαν αυτές οι μηχανές, αλλά πιθανώς χρησιμοποιούσαν κάποιο είδος ελατηριακής δυνάμεως (ωρισμένοι καταπέλτες χρησιμοποιούσαν βάρη ισοζυγίσεως).—2 Χρον. 26:15.

Έγιναν περισσότερες τελειοποιήσεις στη χρήσι της ελατηριακής ενεργείας με την κατασκευή της βαλλίστρας, στην οποία η ελατηριακή ενέργεια αποθηκεύετο ή συγκρατείτο έως ότου απελευθερώνετο με κάποιο μηχάνημα όμοιο με την σκανδάλη—ήταν πράγματι ένα καταστρεπτικό όπλο!

Ελατήρια στα ρολόγια

Η επιθυμία του ανθρώπου να γνωρίζη τι ώρα είναι, έπαιξε σπουδαίο ρόλο στην ανάπτυξι των ελατηρίων όπως τα γνωρίζομε σήμερα. Μολονότι οι ιστορικές αποδείξεις διαφέρουν, πιστεύεται ότι τα μηχανικά ρολόγια έκαναν για πρώτη φορά την εμφάνισί τους λίγο μετά το έτος 1.000 μ.Χ. και λειτουργούσαν με βάρη, όχι με ελατήρια. Αυτά τα ρολόγια ευρίσκοντο συνήθως στους πύργους των μοναστηριών και στις εκκλησίες.

Ωστόσο, στις αρχές του δεκάτου τετάρτου αιώνος, οι ωρολογοποιοί άρχισαν να χρησιμοποιούν ελατήρια ως πηγή δυνάμεως στα ρολόγια που κατασκεύαζαν. Αυτοί οι παλιοί τεχνίτες εξακολούθησαν να βελτιώνουν την ποιότητα και το σχέδιο των ελατηρίων, ώστε μέχρι τον δέκατο όγδοο αιώνα εχρησιμοποιείτο γενικά σε ρολόγια τοίχου και χειρός ελατηριακή δύναμις με επίπεδες σπείρες. Επειδή η ακρίβεια των ρολογιών τους εξαρτάτο πάρα πολύ από την ποιότητα του ελατηρίου που χρησιμοποιούσαν, αυτοί οι παλιοί ωρολογοποιοί εγίνοντο συχνά και κατασκευαστές ελατηρίων. Η συνεχής επιθυμία τους για ένα καλύτερο ελατήριο τους παρεκίνησε να πειραματισθούν με διαφορετικές μεθόδους κατασκευής χάλυβος. Τελικά, ανεπτύχθη ένα κράμα ειδικού χάλυβος με το οποίο κατεσκευάζοντο καλύτερα ελατήρια και, κατά συνέπεια, ρολόγια μεγαλύτερης ακριβείας.

Υλικά που Χρησιμοποιούνται στα Ελατήρια

Σήμερα υπολογίζεται ότι υπάρχουν 50 και πλέον διαφορετικές συνθέσεις υλικών και κραμάτων που είναι στη διάθεσι των κατασκευαστών ελατηρίων. Ένα σύρμα υψηλής αντιστάσεως που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθή για την κατασκευή ελατηρίων του είδους που βρίσκονται στα στρωματέξ, είναι εμπορικώς φθηνό και κατάλληλο γι’ αυτή τη δουλειά. Ωστόσο, το ίδιο υλικό θα ήταν ακατάλληλο να χρησιμοποιηθή σ’ ένα ελατήριο βαλβίδος για τη μηχανή ενός αυτοκινήτου, όπου η θερμότης, η μεγάλη πίεσις και η κόπωσις του μετάλλου θα έφθειραν σύντομα ένα συνηθισμένο ελατήριο. Σ’ αυτή την περίπτωσι, ο κατασκευαστής μετάλλων θα διάλεγε πιθανώς ένα ειδικό βαμμένο δι’ ελαίου σύρμα που θα μπορούσε ν’ ανθέξη κάτω απ’ αυτή τη σοβαρή επίθεσι δυνάμεως. Μερικά ελατήρια αντέχουν σε θερμοκρασίες μέχρι 1.100 βαθμών Φαρενάιτ (593 βαθμών Κελσίου). Τα σύγχρονα αεροπλάνα και διαστημόπλοια απαιτούν κράμα ελατηρίων που μπορεί ν’ ανθέξη σε υπερβολικές αλλαγές θερμοκρασίας.

Η εμφάνισις των ηλεκτρικών κινητήρων και των πολλών συγχρόνων ηλεκτρικών συσκευών που έχομε στα σπίτια μας σήμερα δημιούργησε μεγάλη ανάγκη για ελατήρια που θα μπορούσαν επίσης να χρησιμεύσουν και ως αγωγοί του ηλεκτρισμού. Τα πιο συνηθισμένα υλικά που χρησιμοποιούνται γι’ αυτό τον σκοπό είναι ο φωσφορούχος χαλκός (ερυθρόχαλκος) και τα ορειχάλκινα σύρματα. Αυτά τα σύρματα που έχουν τη βάσι τους στον χαλκό έχουν γενικά μικρότερη ελαστικότητα από τα περισσότερα άλλα υλικά. Αυτά τα ελατήρια δεν είναι τόσο ισχυρά όσο εκείνα που κατασκευάζονται από χαλύβδινο σύρμα. Αλλ’ επειδή είναι καλοί αγωγοί του ηλεκτρισμού, χρησιμοποιούνται συχνά στους ηλεκτρικούς διακόπτες ή για άσκησι πιέσεως στις ψήκτρες που βρίσκονται στους κινητήρες.

Χωρίς αμφιβολία τα ελατήρια θα παίξουν σημαντικό ρόλο στα μηχανολογικά είδη που θα κατασκευάση ο άνθρωπος στο μέλλον. Εν τω μεταξύ, την επόμενη φορά που θα πατήσετε το πόδι σας στο πεντάλ του γκαζιού στο αυτοκίνητο σας, να ευγνωμονήτε το μικρό ελατήριο που κάνει το πεντάλ να επιστρέφη στη θέσι του κι έτσι να μπορήτε να φθάνετε ασφαλής στον προορισμό σας.