تاريخ القوارب البخارية

بدأ ظهور المراكب البخارية الحقيقي في نهاية القرن الثامن عشر، وذلك بفضل جيمس وات الأسكتلندي في عام 1769، حيث حصل على براءة اختراع لأول نسخة محسنة من المحرك البخاري، والذي أدى إلى انطلاق الثورة الصناعية، ودفع هذا المخترعين إلى استكشاف وسيلة لاستخدامه في دفع السفن، ونجحوا في النهاية.

بداية ظهور البواخر في الولايات المتحدة

كانت البواخر تستخدم بشكل محدود في القرن التاسع عشر بسبب صعوبة بعض الممرات المائية في الولايات المتحدة، ولكنها استخدمت في بعض الأنهار وخاصة على نهر المسيسيبي وروافده الرئيسية في الولايات المتحدة.

بدأت Steamboat الباخرة الرائدة في أمريكا في عام 1787، حيث قام جون فيتش بإجراء تجربة ناجحة لمثل هذه السفينة، ثم جاءت تجربة روبرت فولتون المربحة في غضون فترة قصيرة، ولكن حتى عام 1811 كانت السفينة مصممة خصيصًا للمرور في نهر المسيسيبي السفلي في نيو أورليانز.

في عام 1812، بدأ الرجلان تشغيل خدمة منتظمة لسفينة بين نيو أورليانز وناتشيز في ولاية ميسيسيبي، وذلك بموجب عقد احتكاري مع إقليم أورليانز. حيث انتقلت سفنهم بمعدل ثمانية أميال في الساعة في اتجاه المصب وثلاث ساعات في العودة إلى المنبع. في عام 1816، صنع هنري ميلر من شريفبورت بولاية لوس أنجلوس التاريخ بإطلاقه زورق البخار الخاص به الذي يحمل اسم واشنطن. وقد قام برحلته الطويلة من نيو أورليانز إلى لويزفيل في ولاية كنتاكي في 25 يوما.

لقد كسر هنري احتكار فولتون، ولكن لقبه والد الملاحة ميسيسيبي ينبع أكثر لأنه استطاع تصميم باخرة لتتناسب مع المياه الضحلة من النهر، حيث تمكن هنري من استخدم محركا بخاريا عالي الضغط لإحراز تقدم في اتجاه المنبع، ورفع المحرك عاليا فوق خط المياه، وقام بتثبيته على هيكل كان ضحلا مثل البارجة، ثم تم إضافة سطح السفينة الثاني وكان طويل القامة، وأصبحت تجربة هنري هي النموذج الأول لجميع القوارب البخارية الميسيسيبية اللاحقة.

منذ ذلك الحين وحتى عام 1870، سيطرت الزوارق البخارية على الاقتصاد والزراعة والتجارة في المنطقة الوسطى من الولايات المتحدة، وفي عام 1814 كانت نيو أورليانز تحصد بالكاد 20 سفينة بخارية، في غضون 20 سنة وصل الرقم إلى 1200، وكانت البضائع الرئيسية التي تنقل بوسطتها هي القطن والسكر، جنباً إلى جنب مع الركاب.

معظم السفن الكبيرة كانت فاخرة، وكانت لديها “قاعات” تشبه الردهات المزخرفة في الفنادق، مع السجاد الفاخر واللوحات الزيتية والثريات، يمكن للعديد من القوارب البخارية أن تفتخر بوجود الطهاة والأوركسترا وكبار خدم المضيفين لمساعدة ركابها في الكبائن، كان يتوجب على قباطين البخار توخي الحذر والتوقع للعقبات المحتملة أثناء السفر لمدة طويلة عبر النهر.

كان متوسط العمر الافتراضي للزوارق البخارية يتراوح بين أربع وخمس سنوات فقط، بسبب ضعف بنائها وصيانتها، أو غرقها بسبب العقبات والعوائق الأخرى في النهر، أو انفجار الغلايات. زادت سرعة القوارب مع مرور السنين، وتم تخفيض وقت رحلة هنري، التي استغرقت 25 يوما من نيو أورليانز إلى لويزفيل في عام 1816، إلى 4.5 أيام بحلول عام 1853. كانت السباقات التلقائية بين قبطاني الزوارق البخارية شائعة وساهمت بشكل كبير في وقوع حوالي 4000 حالة وفاة في كوارث الزوارق البخارية بين عامي 1810 و1850.

مراحل تطور محركات البواخر

القيود المفروضة على المحرك البخاري Newcomen

استخدمت تصميمات الباخرة في وقت مبكر محركات البخار نيوكومن. كانت هذه المحركات ضخمة جدا وثقيلة وتولد طاقة قليلة نسبيا لوزنها الكبير. يولد محرك نيوكومن حركة ترددية أو هزازة لأنه مصمم للضخ. يحدث ذلك بوجود فوهة مائية في الأسطوانة المملوءة بالبخار تؤدي إلى تكثيف البخار، مما يسبب حدوث فراغ وضغط جوي يدفع المكبس نحو الأسفل. يعتمد المكبس على وزن العتلة المتصلة بالمضخة تحت الأرض لرفع المكبس إلى الأعلى في الأسطوانة. هذا يعني أن الوزن الثقيل لمحرك نيوكومن يتطلب هيكلا قويا للسفينة، وتحتاج الحركة الترددية للمحرك إلى آلية معقدة لإنتاج الحركة الصعودية.

محركات ارتفاع ضغط البخار

أدى تحسين تصميم جيمس وات إلى زيادة كفاءة المحرك البخاري وتحسين نسبة القدرة إلى الوزن، وتم إنشاء محرك يمكنه الحركة الدورانية باستخدام أسطوانة مزدوجة المفعول تحقق حقن البخار في كل نهاية لحركة المكبس للتحرك ذهابا وإيابا. قدم المحرك البخاري الدوار آلية مبسطة لتدوير عجلة المجداف ودفع القارب، وعلى الرغم من تحسين الكفاءة والحركة الدورانية، ما زالت نسبة القدرة إلى الوزن لمحرك بخاري بولتون وات منخفضة.

نظام متعددة المحركات

في القرن التاسع عشر، أصبح المحرك البخاري المركب شائعا في وقت متأخر، حيث تحسنت الكفاءة بشكل كبير بفضل استخدام البخار المنبعث من اسطوانة الضغط العالي إلى اسطوانة الضغط المنخفض. وتمكنت السفن البخارية ذات المحركات البخارية المركبة من حمل كميات أقل من الفحم مقارنة بالسفن الأخرى، مما أدى إلى زيادة كبيرة في التجارة الدولية.

التوربينات البخارية

تُعد التوربينات البخارية الأكثر كفاءة من المحركات البخارية المستخدمة في الدفع البحري، وتم تطويرها بالقرب من نهاية القرن التاسع عشر واستخدمت طوال القرن العشرين.

قارب روبرت فولتون

في 17 أغسطس سنة 1807، غادرت كليرمونت أول قارب بخاري أمريكي لروبرت فولتون مدينة نيويورك متجها إلى ألبانيا، لتكون أول خدمة قوارب بخارية تجارية في العالم، حيث سافرت السفينة من مدينة نيويورك إلى ألبانيا لتحقق إنجازا تاريخيا برحلة طولها 150 ميلا، استغرقت 32 ساعة بمعدل سرعة خمسة أميال في الساعة تقريبا.

بعد مرور أربع سنوات، قام فولتون وليفينجستون بتصميم نيو أورليانز ووضعها في الخدمة كقارب ركاب وشحن على طول نهر المسيسيبي السفلي. وبحلول عام 1814، نجح فولتون وشقيقه إدوارد ليفينجستون في تقديم خدمة نقل وشحن بخارية منتظمة بين نيو أورليانز ولويزيانا وناتشيز في ولاية ميسيسيبي. قامت قواربهم بالسفر بسرعة تصل إلى ثمانية أميال في الساعة في اتجاه تدفق النهر وثلاثة أميال في الساعة في اتجاه العودة.

تطور الباخرة

في خمسينيات القرن التاسع عشر، انتقلت صناعة القوارب البخارية بسرعة من نيويورك إلى مختلف أنحاء الولايات المتحدة. حققت هذه الصناعة نجاحا كبيرا في نقل الأشخاص والبضائع بشكل أسرع من أي وقت مضى. وعلى الرغم من شعبيتها ونجاحها، لاحظ المسافرون أيضا المخاطر المرتبطة بها. يمكن أن يكون السفر بالقوارب البخارية صعبا ويتعرض القبطان لحوادث مثل الاختناقات المزعجة والتحطمات. كان السفر في اتجاه تدفق النهر سهلا جدا، لكن السفر في الاتجاه المعاكس كان أصعب على القوارب.

تسببت انفجارات الغلايات على القوارب البخارية في وفيات كثيرة نتيجة سوء التصميم والصناعة، وكانت السفن هدفًا لعدد من هجمات الأمريكيين الأصليين.

لعب استخدام Steamboat دوراً كبيراً في التوسع نحو الغرب، على الرغم من ذلك بحلول عام 1870 فقد احتل اختراع السكك الحديدية التي تعمل بالبخار مكان القارب، حيث أصبح نقل البضائع والناس أسرع وأكثر كفاءة، تاركاً الباخرة البخارية كخيار ثانٍ، لا تزال الزوارق البخارية تستخدم في الولايات المتحدة اليوم، ولكن كجزء صغير جداً من وسائل النقل بسبب العديد من التطورات في التكنولوجيا على مر الزمن.