قارب بخاري

التوربينات البخارية

التاريخ

وفي هذا السياق، تُعد التوربينات البخارية أكثر المحركات البخارية كفاءة على الإطلاق في مجال الدفع البحري. طُورت التوربينات في أواخر القرن التاسع عشر واستُخدمت على نطاق واسع طوال القرن العشرين.

محركات الحركة الدورانية

إضافةً إلى ذلك، ساهمت التحسينات التصميمية التي أدخلها جيمس واط في زيادة كفاءة المحرك البخاري، مما أدى إلى تحسين نسبة الطاقة إلى الوزن. كما نجح واط في ابتكار محرك قادر على إنتاج حركة دورانية مباشرة باستخدام أسطوانة مزدوجة الفعل، والتي تقوم بحقن البخار عند كل طرف من طرفي شوط المكبس لتحريكه ذهابًا وإيابًا. أسهم هذا المحرك البخاري الدوراني في تبسيط الآلية اللازمة لتدوير عجلات التجديف الدافعة لتسيير القارب. ورغم تحسن الكفاءة وإدخال الحركة الدورانية، إلا أن نسبة الطاقة إلى الوزن في محركات بولتون وواط ظلت منخفضة.

محركات البخار ذات الضغط العالي

كذلك، انتشر المحرك البخاري المركب على نطاق واسع في أواخر القرن التاسع عشر. تعتمد آلية المحرك المركب على إعادة استخدام البخار العادم الخارِج من أسطوانة الضغط العالي وتوجيهه إلى أسطوانة ذات ضغط منخفض، مما أدى إلى تحسين الكفاءة بدرجة كبيرة. وبفضل المحركات المركبة، بات بمقدور السفن البخارية العابرة للمحيطات حمل كميات من الفحم أقل وزناً من البضائع المشحونة نفسها. وقد أتاحت السفن التي تعمل بالمحركات البخارية المركبة طفرة هائلة في نمو التجارة الدولية.

محركات البخار المركبة (متعددة التمدد)

ومن جهة أخرى، شكل تطوير المحرك البخاري ذي الضغط العالي الطفرة التي جعلت القوارب البخارية مجدية وعملية؛ حيث تميز هذا النوع بنسبة طاقة إلى وزن عالية وكفاءة فائقة في استهلاك الوقود. أصبحت محركات الضغط العالي ممكنة بفضل التحسينات في تصميم الغلايات (المراجل) ومكونات المحرك لتتحمل الضغط الداخلي، على الرغم من أن انفجارات الغلايات كانت شائعة آنذاك بسبب غياب أجهزة القياس والتحكم مثل مقاييس الضغط. تعين على محاولات صناعة محركات الضغط العالي الانتظار حتى انتهاء صلاحية براءة اختراع بولتون وواط في عام 1800، ليرى لاحقًا بفترة وجيزة ظهور محركات الضغط العالي التي طورها ريتشارد تريفيثيك وأوليفر إيفانز.

عيوب محرك نيوكومن البخاري

من جهة ثانية، اعتمدت التصاميم الأولى للقوارب البخارية على محركات نيوكومن البخارية. تميزت هذه المحركات بضخامة حجمها وثقل وزنها مع إنتاج طاقة محدودة، مما أدى إلى نسبة طاقة إلى وزن غير صالحة للاستخدام العملي. تطلب الوزن الثقيل لمحرك نيوكومن بناء قارب ذي هيكل إنشائي قوي للغاية، كما تطلبت الحركة الترددية لذراع المحرك (العارضة) آليات معقدة لتحويلها إلى حركة دفع وتسيير للقارب.

التصاميم الأولى

علاوةً على ذلك، تعتبر بيروسكاف هي أول سفينة تعمل بالطاقة البخارية في التاريخ، وكانت عبارة عن باخرة ذات عجلات تجديف دافعة يديرها محرك بخاري مزدوج الفعل. بناها المخترع الفرنسي الماركيز ،كلود دي جوفروا، رفقة زملائه في فرنسا عام 1783، كنسخة مطورة ومحسنة من محاولة سابقة له تمثلت في سفينة بالميبيد عام 1776. وفي أول عرض تجريبي لها في 15 يوليو 1783، أبحرت بيروسكاف عكس التيار في نهر السون لمدة تقارب خمس عشرة دقيقة قبل أن يتعطل محركها، ويُعتقد أن هذا العطل كان بسيطاً وسهل الإصلاح نظراً لما ذُكر عن خوض السفينة لعدة رحلات مماثلة فيما بعد.

علاوةً على ذلك، عقب هذا النجاح حاول دي جوفروا إثارة اهتمام الحكومة الفرنسية بأبحاثه ومشروعه، إلا أنه تلقى توجيهات لأسباب سياسية تُلزمه ببناء نسخة أخرى من السفينة في نهر السين بباريس. لم يكن دي جوفروا يمتلك التمويل الكافي لتنفيذ ذلك، ومع اندلاع أحداث الثورة الفرنسية ومغادرته البلاد توقف العمل في المشروع نهائياً.

كذلك، تنسب رواية مشكوك في صحتها تعود لعام 1851 ابتكار أول قارب بخاري إلى دينيس بابان عن قارب بناه في سنة 1705. كان بابان من المبتكرين الأوائل في مجال طاقة البخار ومخترع المثقّف البخاري (الهاضم البخاري)، وهو أول حلة ضغط في التاريخ، والتي لعبت دوراً هاماً في تجارب جيمس واط البخارية. ومع ذلك، لم يكن قارب بابان يعمل بالطاقة البخارية، بل كان يُدار بواسطة عجلات تجديف تُحرك يدوياً.وفي سنة 1729، وضع الطبيب الإنجليزي جون ألين وصفاً لقارب يعمل بالبخار ونال عنه براءة اختراع. تلا ذلك حصول جوناثان هولز عام 1736 على براءة اختراع في إنجلترا لتصميم قارب بخاري يعتمد على محرك نيوكومن (استعمل فيه بكرة عوضاً عن ذراع المحرك، مع آلية مسننة للحصول على حركة دورانية)، إلا أن الفكرة لم تدخل حيز التنفيذ الفعلي إلا بعد الثورة التي أحدثها جيمس واط بتعديلاته على المحركات البخارية. ومن جانب آخر قام ويليام هنري من مقاطعة لانكستر ببنسيلفانيا بصناعة محرك خاص به وتركيبه في قارب بعد أن اطلع على أبحاث واط أثناء زيارته لإنجلترا؛ ورغم غرق هذا القارب وعدم تحقيق هنري لنجاح ملموس حتى بعد بنائه نموذجاً مطوراً، إلا أن محاولاته كانت مصدر إلهام لغيره من المطورين.