Akışkan gücünü kontrol etmenin tarihi

Hidrolik ve pnömatik sistemler bir bütün olarak akışkan gücü sistemlerini oluştururlar.

Hidrolik, akışkan gücü mekanik özelliklerini inceleyen bilim dalına verilen isimdir. Kelime, Fransızca, “su basıncı ile çalışan mekanizma, fizikte sıvılar mekaniği” anlamına gelen “hydraulique” sözcüğünden dilimize yerleşmiştir. Sözcüğün Fransızcaya ise Eski Yunancadan; “su basıncı ile çalışan bir tür müzik makinası” anlamındaki “ʰydraulikón órganon (ὑδραυλικόν όργανον) sözcüklerinden girdiği kabul edilmektedir. Bu sözcük Eski Yunanca “su” anlamındaki “ʰýdōr ὕδωρ” ile “boru” anlamındaki “aulós αυλός” sözcüklerin bir araya getirilmesiyle ortaya çıkmıştır. (1)

Pnömatik kelimesi ise havanın özelliklerini, hareketlerini ve davranışını inceleyen bir bilim dalı olmanın yanında; sıkıştırılmış hava ve gaz gücü ile çalışan iş elemanlarının (silindirler ve motorlar) ve kumanda elemanlarının (valfler) çalıştırılmalarında gerekli olan endüstriyel uygulamaları kapsayan bir tabirdir. Pnömatik terimini kökeni Yunancadaki “nefes almak” anlamındaki “pneuma” sözcüğüdür. (2)

Hidrolikte sıkıştırılması mümkün olmayan akışkan gücü ile yani yağ ve su gibi akışkanlarla enerji iletimi sağlanırken; pnömatikte sıkıştırılabilir akışkan gücü yani hava ve gaz gibi akışkanlarla iletim sağlanmaktadır. Hidrolik sistemlerin kullanılmasıyla çok büyük enerji sağlanabilirken; pnömatik sistemler, sıkıştırılmış akışkanlardan istifade ettiklerinden, nispeten daha düşük kuvvetler elde edilmek için kullanılırlar.

Tarih boyunca insanlar hidrolik enerjiden çok çeşitli şekillerde istifade etmişlerdir. Antik çağlardan bu yana insanlar akarsuların enerjisinden, değirmeni döndürmek ya da ağır yükleri bir yerden bir yere taşımak için istifade etmişlerdir. İnsanlık tarihinin ve medeniyetin gelişimi içerisinde bilim insanlarının ortaya koyduğu yeni prensiplerle bu alanda pek çok ilerleme kaydedilmiştir. Dairesel ve doğrusal hareketlerin üretilmesi için ortaya çıkan yeni fikirler ve yapılan bilimsel çalışmalar günümüzün modern sistemlerine varan yolu açmıştır.

Teknolojinin ilerlemesi ve gelişmesine paralel olarak hidroliğin ifade ettiği anlam da değişime uğramıştır. Hidrolik sistemlerin temel prensipleri artık istenilen debi ve basınçta enerjinin elde edilmesi, bu enerjinin kontrol edilmesi ve iletilmesini ifade eder hale gelmiştir.

Teorik ve tarihi açıdan modern hidroliğin temelleri 17. yüzyılın ortalarında Fransız Fizikçi Blaise Pascal tarafından, kendi adı ile anılan Pascal Yasası ile atılmıştır. Pascal Yasası; bir kaptaki sıvının serbest yüzeyine uygulanan basıncın, sıvının temas ettiği tüm yüzeylerde, eşit oranda bir basınç yaratacağı esasını ortaya koymuştur.

Pascal Yasası’ndan yaklaşık bir asır sonra Matematikçi Daniel Bernoulli, yine kendi adıyla anılan yeni bir prensip ortaya koymuştur: Bernoulli İlkesi. Bernoulli İlkesi’ne göre; sürtünme olmaksızın süren bir akış boyunca, hızda gerçekleşen bir artış, aynı anda ya basınçta ya da akışkanın potansiyel enerjisinde azalmaya neden olacaktır.

Bütün bunlar yine yaklaşık bir yüzyıl daha sonra (1850) İngiliz Sanayi Devrimi ile uygulama alanı bulmuş ve birçok sanayi uygulamasında kullanılmaya başlanmıştır.

Bugün anladığımız anlamda modern ilk hidrolik uygulamasının, 1906 yılında Amerikan savaş gemisi USS Virginia’nın top namlusu yönlendirmesinde basınçlı yağ kullanılması ile başladığını söylemek doğru olacaktır. Daha sonra sızdırmazlık elemanları konusunda ortaya çıkan teknolojik gelişmeler ile hidrolik hızla gelişmeye başlamış; 1926 yılında ABD’de ilk hidrolik güç ünitesi imal edilmiştir. 1926 yılında Harry Vickers’in pilot kumandalı emniyet valfini icadı ile devam eden gelişmeler İkinci Dünya Savaşı ile çok önemli gelişmeler kaydetmiş; 1950 yılında Mercier Hidrolik aküyü, Moog MIT de 1958 yılında elektrohidrolik servovalfi icat ederek bugün bildiğimiz tüm hidrolik devre elemanları kullanılmaya başlanmıştır.

Hidrolik sistemler esas olarak; yüksek güç yoğunluğu, nispeten düşük enerji sarfiyatı, enerji depolama kabiliyeti, hassas hareket, yumuşak ve kademesiz hareket kabiliyeti; aşırı yüklere karşı güvenli, darbesiz, kuvvet ve torku sabit tutma kabiliyeti ile; genelde kapalı ve korunmuş bir sistem olmaları dolayısıyla makine imalat sanayiinde halen çok önemli görevler üstlenmeye devam etmektedirler.

Pnömatik sistemlerin geçmişi ise biraz daha eskilere uzanmakta, MÖ 2500 yıllarında madencilik ve metalurji sektöründe kullanılan hava körüğünü ilk pnömatik uygulama olarak ifade edebiliriz. Pnömatik, eski Yunancada rüzgâr veya nefes alma anlamlarına gelen Pnuema kelimesinden türetilmiştir.

Pnömatiği, endüstriyel tanım olarak gaz basıncı ile çalışan sistemlerin hareket ve kontrolünü sağlayan sanayi dalı olarak ifade edebiliriz. İlk pnömatik uygulamalar 19. yüzyılın ortalarında başlamış olmakla beraber; bugün anladığımız anlamda geniş çaplı uygulamalar 20. yüzyılın ortalarında itibaren başlamıştır.

Türkiye’de ise 1960’lı yıllara kadar yedek parça temini ve tamiratı olarak yürüyen bu sektör; 1970’li yıllardan sonra hidrolik ve pnömatik elemanların üretilmesi olarak da gelişmeye başlamış ve bugün üretimle birlikte büyük ölçüde proje hizmeti veren bir yapıya bürünmüştür.