על פרופ’ יורם זבירין ז”ל, על מנועים, ועל מה שביניהם

מאת: אלונה משעל.

לפני כשלושה חודשים, בהיותו בן 71, הלך לעולמו פרופ’ יורם זבירין מהפקולטה להנדסת מכונות בטכניון, זאת לאחר שחלה לפני כארבע שנים וחצי במחלה קשה. אחד התפקידים הרבים בהם כיהן במהלך שנות עבודת המחקר שלו היה ניהול המעבדה למנועי שריפה פנימית. בראיון עם ד”ר לאוניד טרטקובסקי, אשר היה שותפו במחקרים  רבים במסגרת מעבדה זו, נפתח חלון מרתק אל חלק מעולם המחקר העשיר של פרופ’ יורם זבירין.

דמיינו עולם בו אין צורך ברשיון נהיגה. רכבנו יגיע לבד לפתח הבית, לאחר שהוזמן ע”י יישום במכשיר הטלפון החכם שברשותנו, בעזרתו גם נגדיר לרכבנו את יעד הנסיעה. במהלך הנסיעה לא נהייה טרודים בנהיגה ובנהגים מרגיזים, מכיוון שכל כלי הרכב מסביב יהיו דומים לשלנו. בנוסף, הרכב יהיה חשמלי, או יצרוך דלק חלופי,  ויזהם פחות את הסביבה. אולי סרט מעין זה דמיין לעצמו פרופ’ יורם זבירין כשעמל על מחקריו? אולי.. היום ניתן רק לשער. אך אין ספק כי חלק ממחקריו תרמו לקידום הפיכת סרט שכזה למציאות. כלי רכב ידידותיים לסביבה, רכב ללא נהג, רכב חשמלי, דלק חלופי והפחתת פליטות מזהמים מכלי רכב, היו חלק מן הנושאים הרבים אותם חקר פרופ’ יורם זבירין במסגרת המעבדה למנועי שריפה פנימית בטכניון, אותה ניהל משנת 1991, והיוו רק חלק קטן מעבודתו המגוונת.
פרט לניהול מעבדה זו, ניהל פרופ’ זבירין במשך 6 שנים את “מדעטק” – המוזיאון הלאומי למדע, טכנולוגיה וחלל בחיפה, כיהן כראש המכון לחקר התחבורה של הטכניון, נשלח מטעם הממשלה למדינות כמו גוואטמאלה, האיטי ונפאל כיועץ בתחום אנרגיית שמש, והרשימה עוד ארוכה.

ד”ר לאוניד טרטקובסקי, ביצע ביחד עם פרופ’ יורם זבירין,  במשך כ 15 שנים, עבודת מחקר משותפת במסגרת המעבדה למנועי שריפה פנימית שבפקולטה להנדסת מכונות בטכניון. פרופ’ זבירין הפך למנהל המעבדה ב-1991, וב-1992 הצטרף ד”ר טרטקובסקי כמהנדס ראשי של המעבדה, לאחר ששנה קודם לכן עלה ארצה מברית המועצות. לפני עלייתו ארצה עבד ד”ר טרטקובסקי במכון מרכזי לחקר הרכב במוסקווה בתפקיד של ראש המעבדה לחקר מנועים. כיום ד”ר טרטקובסקי עומד בראש המעבדה, ובראיון שנערך עימו בעקבות מותו של פרופ’ יורם זבירין ז”ל הוא מספר על יורם ועל עבודתם המשותפת.

מנוע שריפה פנימית

המושג “מנועי שריפה פנימית” נשמע אולי לא מובן לחלוטין, אך מדובר במשפחת מנועים המוכרת לכולנו – אלו המנועים הנמצאים בכלי הרכב הפרטיים שלנו, באוטובוסים, משאיות, רכבות ועוד. הסיבה לשמם נעוצה באופן פעולתם: “במנוע שריפה פנימית רגיל משתמשים בדלק שאותו מכניסים לתוך המנוע, הוא נשרף בתוך המנוע – לא בחוץ, ואז כתוצאה מהבעירה של הדלק נוצר חום שגורם להווצרות לחץ. הלחץ הזה, אם מדובר במנוע עם בוכנות, גורם להווצרות כח אשר מזיז אותן, וע”י כך האנרגיה הכימית של הדלק בעצם הופכת לעבודה מכאנית”, מסביר ד”ר טרטקובסקי.

דלק שחוסך דלק

מעבדתו של פרופ’ זבירין היא בהחלט סיבה לגאווה. לא מעט מן המחקרים שנעשו במעבדה למנועי שריפה פנימית, בראשה עמד פרופסור זבירין, הם בעלי השלכות ישירות ומשמעותיות לא רק על רכבנו הפרטי ודרכו על חיי היומיום שלנו, אלא גם על תעשיית הרכב – אחת התעשיות הגדולות בשוק. דוגמא בולטת לכך היא מחקר אשר נערך שם בשנות ה 90 בתחום תוספי הדלק. לדבריו של ד”ר טרטקובסקי, מדינת ישראל היא “בין הראשונות בעולם שבה תיסוף הדלק בצורה מרוכזת נעשה בקנה מידה לאומי. זה נעשה בהתבסס על המחקרים שהמעבדה שלנו ביצעה”.
במסגרת המחקר נבחנה השפעת התוסף על מכלולי המנוע וביצועיו. “פיתחנו שיטות ומתקנים שאפשרו למשל להריץ את המנוע אוטומטית במחזור אותו פיתחנו. בעזרת מערכת בקרה המנוע ידע להתניע לבד ולשנות משטר לבד, למשל לשנות את מהירות הסיבוב, לשנות עומס”, מסביר ד”ר טרטקובסקי, וממחיש בדוגמה: “פיתחנו מתקן שאיפשר לראות מה קורה עם תהליך ריסוס הדלק. אם התוסף הוא לא מספיק טוב, נוצרים משקעים שפוגעים באיכות ריסוס הדלק. היינו צריכים לנסות ולפתח שיטה שתאפשר לבדוק כמותית עד כמה הריסוס הזה הוא טוב”. במסגרת המחקר הוכח כי יש תוספים אשר שומרים על מערכות המנוע נקיות “היתרון הוא ענק כי עם הזמן, בגלל שהשריפה היא פנימית, נוצרים משקעים הפוגעים באיכות הבעירה, באיכות התהליכים המתרחשים בתוך המנוע, וכתוצאה מכך גם הנצילות יורדת וגם פליטות המזהמים עולות. אם נשמור על מנוע נקי, אפשר לשמור על ביצועים אופטימליים וגם על פליטות נמוכות”.
“היינו בדעה שבגלל החשיבות הרבה צריך למסד את הנושא הזה. לגרום לכך שהשיפור יהיה שווה לכולם: מי שקונה דלק – שהדלק הזה כבר ישמור על הרכב שלו. היום התוסף הוא חלק בלתי נפרד מהדלק שאנחנו קונים. המחקר שלנו הוא זה שהביא להחלטה הזאת”.

מעבדה על גלגלים

ד”ר טרטקובסקי מתגאה, ובצדק, במחקר משמעותי נוסף אשר בוצע במעבדתו של פרופ’ זבירין: “אנחנו פיתחנו לראשונה במדינת ישראל בסיס נתונים של מקדמי פליטה עבור כלי רכב מסוגים שונים”.
אין עוררין על כך שנושא הערכת פליטות המזהמים מכלי רכב הוא נושא חשוב מאין כמוהו – נושא בעל השלכות ברורות על איכות הסביבה ובריאות הציבור. על מנת לעשות הערכת פליטות מזהמים ריאליות של צי רכב יש צורך ממשי בבסיס נתונים של מקדמי פליטה. מדובר בטבלאות מספרים המתארות כמותית את רמת הפליטות של מזהמים שונים כתלות במגוון גורמים: תנאי שימוש, סוג הרכב, נפח מנוע, תוואי שטח, תנאי אקלים, ועוד. “בגלל שבכל מדינה יש תנאי אקלים משלה, תנאי תנועה משלה, כבישים משלה – כל מדינה שומרת על בסיס נתונים של מקדמי פליטה משלה – במידה והיא רוצה שההערכות האלה יהיו מדויקות יותר”.
לדבריו של ד”ר טרטקובסקי, עד לביצוע המחקר במעבדתו של פרופ’ זבירין, לא היה למדינת ישראל בסיס נתונים של מקדמי פליטה משלה. “מה שעשו לפנינו, היו לוקחים נתונים שפותחו עבור מדינה אחרת, והיו מסיקים מסקנות שהיו בעצם לא מבוססות”
הדרך לפיתוח בסיס הנתונים היתה פתלתלה ודרשה לא מעט עבודה סיזיפית. המדידות בוצעו תוך כדי אינספור נסיעות מבחן ברכב, בתנאי נסיעה שונים. מכשור המדידה הועמס על הרכב שהפך בלית ברירה למעין מעבדה על גלגלים. ד”ר טרטקובסקי מסביר את הסיבה להתנהלות זו, ואינו מסתיר את חוסר שביעות רצונו: “נכון להיום במדינת ישראל אין אפשרות למדוד פליטות מזהמים מרכב. הרבה מקבלי החלטות לא מבינים את זה. בעוד שלמדינות נאורות יש ציוד מדידה מדעי המאפשר להריץ כלי רכב בתנאי מעבדה מבוקרים לקבלת מקדמי הפליטה, כאן אין את ה’לוקסוס’ הזה ונדרשים ניסויי דרך”. כשנשאל על הבדיקות הנערכות במשרד הרישוי במסגרת הטסט השנתי, ענה כי אלו בדיקות הנערכות בסרק – כאשר תיבת הילוכים של הרכב נמצאת ב’ניוטרל’, וכי הן אינן יכולות לשקף את פליטות הרכב בתנאי שימוש ריאליים. “המטרה של המדידה הזו היא לא להעריך את רמת הפליטה של המזהמים אלא רק לבדוק האם הרכב תקין או לא” הוא מדגיש.

 חיידקים שאוכלים דלק

נושא מחקר נוסף, ולא פחות חשוב, אשר נחקר במעבדה בניהולו של פרופ’ זבירין, עסק בשיפור יציבות הסולר שנשמר באחסון אסטרטגי של הצבא.
“זה לא טריוויאלי כמו שזה נשמע כי במשך שנים עלולים להתפתח בתוך הסולר כל מיני חיידקים שעלולים לגרום אח”כ לסתימת פילטרים”, אומר ד”ר טרטקובסקי.  מתברר שישנן בקטריות שאוהבות דלק כמו שאנחנו אוהבים בשר טוב או מיץ תפוזים. הן חיות במים בשכבה דקה, ואוכלות דלק. ואז הן מתרבות ויש עם זה בעיה גדולה”.
מטרת המחקר היתה מציאת תוספים יעילים למניעת התופעה ושיפור יציבות הדלק, מטרה זו הושגה ע”י בחינת אופן פגיעתו של דלק הנגוע בחיידקים בביצועי המנוע והשוואתם לביצועים עם דלק מתוסף: “העבודה עצמה היתה לפתח שיטות שיאפשרו להעריך בצורה נכונה וטובה ביותר את השפעת הדלק על ביצועי המנוע – איזה חלקים יש לשים אליהם לב, מה צריך לבדוק, וכן הלאה”. בזכות המחקר הבעיה נפתרה והושג השיפור המיוחל ביציבות הדלק לאורך זמן.

הזמנת מונית? היא כבר תבוא לבד

תחום מחקר שמאוד עניין את פרופ’ זבירין ונחקר בתמיכת האיחוד האירופאי, הוא כלי רכב מתקדמים. “בארץ אוהבים לקרוא לכלי הרכב האלה ‘רכב אוטונומי’, כאשר המשמעות היא רכב ללא נהג, בו כל הבקרה והניווט מתבצעים בכלים ממוחשבים”, אומר ד”ר טרטקובסקי,  היתרון של רכב כזה ברור מאליו: “זה בעצם באופן עקרוני משחרר את הנהג ממטלת הנהיגה ואז אפשר למנוע שגיאות אנוש”.

התמונה השאפתנית, בה כל הרכבים על הכביש נוסעים באופן עצמאי, ללא נהג, נראית כמו לקוחה מסרט, אך מסתבר כי באופן חלקי לפחות היא כבר הפכה למציאות: “יורם סיפר שבמשך שנים היה נוסע רכב כזה בשדה התעופה של סכיפהול (הולנד), אם אני לא טועה, מהחנייה לטווח ארוך עד לאולם הנוסעים. הרכב ידע לנסוע קצת דומה למעלית: היו לו תחנות קבועות. בפנים אפשר היה ללחוץ על הכפתור כמו במעלית והוא היה מביא אותך. זה היה מעין מעלית אופקית”.

“ברכב יש מערכת של זיהוי הפרעות והוא נוסע לפי אלגוריתם כזה או אחר”, מתאר ד”ר טרטקובסקי את הרכב העתידני. הוא מוסיף ומצייר תמונה אף יותר מרגשת המכונה “פלאטונינג”: ” אם יש על הכביש מספר כלי רכב אוטונומיים שמבוקרים מאותו מחשב, אז הם יכולים לנסוע אחד אחרי השני עם מרחקים מאוד קטנים, ואז בקטע של הכביש ניתן למקם יותר כלי רכב. הם נוסעים כרכבת, כיחידה אחת”. אמנם הטכנולוגיות הדרושות כבר כאן, אך כלי רכב כאלה, היכולים להשתלב בתנועה, עדיין אינם בנמצא. “כל הניסויים היום הם קצת יותר פשטניים”, הוא אומר.

על המחקר מספר ד”ר טרטקובסקי כי “החלק שלנו היה הערכת היבטים אנרגטיים וסביבתיים של הפעלת מערכת תחבורה כזאת. אנחנו פיתחנו מודל והרבה שנים שכללנו אותו בכל מיני שיטות שאיפשרו להעריך את צריכת האנרגיה ע”י כלי רכב כאלה וגם להעריך פליטות מזהמים”. המחקר כמובן לוקח בחשבון את מאפייני הרכב האוטונומי המבדילים אותו מכלי הרכב הרווחים היום: “לרוב המוחלט, כלי רכב כאלה הם רכבים חשמליים. ומכיוון שאין נהג, ניתן לעשות אופטימיזציה של סגנון הנהיגה – הרכב לא יהיה עצבני כמו שהנהג יכול להיות, ניתן יהיה להשתמש בו בצורה יעילה יותר”.

זכות גדולה

בנימה יותר אישית מספר ד”ר לאוניד טרטקובסקי על אישיותו המיוחדת של יורם: “זאת הייתה זכות גדולה עבורי לעבוד יחד עם פרופסור יורם זבירין, מדען בעל שיעור קומה ומוניטין בינלאומי, ואדם נפלא בעל קסם אישי עצום. וכך נזכור אותו”n.

 אלונה משעל לומדת בקורס של פרופסור משנה אילת ברעם-צברי – “תקשורת המדע: תיאוריה ומעשה” – שניתן במחלקה לחנוך למדע וטכנולוגיה. הקורס פתוח לכל הסטודנטים בטכניון.

בתמונה בעמוד הבית: פרופסור יורם זבירין ז”ל

בתמונה למעלה: ד”ר טרטקובסקי (מימין) עם פרופסור יורם זבירין ז”ל