السيارة

The Car

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

4- تطور المركبات البخارية Steam vehicles:

تطورت السيارات من العربات التي تجرها الخيل إلى مركبات تعمل ذاتيا. ولقد أطلق على تلك المركبات في بداية عصرها المركبات بدون حصان horseless carriage. بدأت بالسيارة البخارية, ثم السيارة الكهربائية, ثم سيارة البنزين والديزل (محرك الاحتراق الداخلي), ثم سيارات الوقود البديل. وفي المستقبل القريب سنشاهد السيارة بدون سائق driverless carوالتي يطلق عليها autonomous vehicle (AV).

اول مركبات بخارية تجريبية مسيرة على الطرق تم بنائها في القرن 17 (1600) والقرن 18 (1700), ولكنها لم تكن عملية, حتى قام ريتشارد ترافيثيك Richard Trevithick بتطوير استخدام البخار عالي الضغط, وبحلول القرن 19 (1800), عندها أصبحت المحركات البخارية المحمولة حلا عمليا. شهد النصف الأول من القرن 19 تقدما كبيرا في تصميم مركبات (الطرق) البخارية, وبحلول خمسينيات القرن التاسع عشر "1850" كانت قابلة للتنفيذ على اساس تجاري. على مدى الستين سنة التالية حدثت تحسينات مستمرة في تقنية السيارات وتقنية تصنيعها, وتم استخدام تلك المركبات البخارية في العديد من التطبيقات. في القرن العشرين (1900) , أدى التطور السريع في محركات الاحتراق الداخلي إلى جانب التشريعات السلبية, إلى زوال المحرك البخاري كمصدر لدفع المركبات البخارية الأرضية على اساس تجاري, مع استمرار بقاء عدد قليل نسبيا للاستخدام لما بعد الحرب العالمية الثانية.

المركبات البخارية Steam vehicles:

ارتبطت البحوث في وقت مبكر للمحرك البخاري قبل 1700 ارتباطا وثيقا للدفع الذاتي للمركبات والسفن, التطبيق العملي الأول لها كان في 1712 لمحطة ثابتة تعمل تحت ضغط منخفض جدا والتي تستخدم محرك ذو أبعاد كبيرة.

تم استخدام البخار كطاقة محركة للعديد من المركبات, وظهرت تطبيقات استخدام المحركات البخارية في السفن البخارية steam ship, والقوارب البخارية steam boat, والقطارات steam locomotive, وفي مركبات (الطرق) البخارية steam road vehicle.

المركبات البخارية المسيرة على سطح الماء

White Star Liner Titanic* 1910-1912*	PS 'Britannia', 1840	Steamboat victory built in 1827

المركبات البخارية المسيرة على الأرض
المركبات البخارية الأرضية المسيرة على قضبان		المركبات البخارية الأرضية المسيرة على الطريق

Steam Locomotive No. 999 - C. 1893	Parts of steam locomotive	Stephenson's Rocket 1829, the winner of the Rainhill Trials	Trevithick's 1802 Coalbrookdale locomotive

المركبات البخارية المسيرة بعجلاتSteam-powered wheeled vehicles :

وهي سيارة خفيفة تدفع بمحرك بخار steam engine للاستخدام على الأرض بدون قضبان لنقل الركاب والعتاد والتي أطلق عليها مسميات: سيارات البخار steam car ومركبات البخار steam wagon, أو مركبات البخار المستخدمة في الاعمال الزراعية وخلافه مثل الجرارات. لتخفيض الحجم والوزن اللازم والمناسب للنقل البري كان يعني زيادة ضغط البخار على ما يحتويه ذلك من المخاطر المصاحبة, التي منها التقنية الغير كافية للمراجل في تلك الفترة.

على الرغم من أن التطبيقات الأولى لدفع سيارة الطرق بالبخار كانت في القرن السابع عشر 1600, فأنه حتى ظهور المحركات البخارية ذات الضغط العالي في اوائل القرن التاسع عشر 1800, لم تكن لتلك السيارة قيمة عملية. فالقصور في تقنيات التصنيع, وحالة الطرق السيئة أدت إلى معانة السيارة البخارية. ويمكن القول بأن السيارات البخارية التي تم بنائها حتى نهاية القرن التاسع عشر (1800) كانت غير مناسبة للنقل الشخصي.

الحقبة الأولى:

حقبات الاختراع

المركبات الأولية Early automobiles:

مركبات القرن السابع عشر 1600 والقرن الثامن عشر 1700:

- نموذج مركبة فيربيست:

يعتقد أن فرديناند فيربيست Ferdinand Verbiest هو أول من قام ببناء أول مركبة تسير بالبخار وذلك في حوالي 1672, ولكن لا توجد معلومات مؤكدة أو موثقة بشأن هذا الموضوع. حيث قام ببناء مركبة تعمل بالبخار في حوالي 1672 لإمبراطور الصين. ولكنها كانت من الصغر بحيث لا يمكنها حمل أي من السائق أو الركاب. وأدرجت ككونها نموذج لمركبة منها كمركبة فعلية.

أول مركبة للدفع الذاتي The first self-propelled vehicle:

- مركبة البخار كوجنوت Cugnot's “Fardier à vapeur”

في سنة 1769 قام نيوكلاس جوزيف كوجنوت Nicholas Joseph Cugnot ببناء مركبة بخارية للجيش الفرنسي, والتي كانت عبارة عن جرار للمدفعية بطيء الحركة an experimental steam-driven artillery tractor, ولم يتم بناءها لنقل الركاب, كما ثبت أنها غير عملية أو فعالة. المركبة تم بنائها بتصميمين لاستخدام الجيش الفرنسي. وهي تعتبر أول مركبة بخارية معلوم وجودها. مركبة كوجنوت Cugnot's fardier, هو مصطلح ينطبق على عربة ذات عجلات قادرة لنقل الاحمال الثقيلة, تحمل 4 طن وتسير بسرعة 4 كم/ساعة (2.5 ميل/ساعة). المركبة كانت ذات تصميم لدراجة ثلاثية العجلات tricycle, عجلتين بالخلف وعجلة أمامية للتوجيه باستخدام ذراع عتلة. وقد سارت المركبة بالفعل, لتصبح أول مركبة تتحرك ذاتيا, ومع ذلك فقد ظلت كتجربة لم تدم طويلا, وفشلت المركبة لتلبية متطلبات الجيش من ناحية مستوى الأداء. المركبة الأولى لكوجنوت لم تكن متزنة لسوء توزيع الأحمال بها. في سنة 1771 تم بناء المركبة الثانية لكوجنوت عند تشغيلها خرجت عن السيطرة واصطدمت بسور (لتصبح بذلك أول حادثة سيارات automobile accident في التاريخ).

اختراع كوجنوت لم يتم تطويره في موطنه فرنسا, حيث تحول مركز الابتكار والتطوير فيما بعد إلى بريطانيا. بحلول 1784, قام ويليم مردوخ William Murdoch ببناء نموذج يعمل لعربة بخار steam carriage في ريدروث Redruth بأنجلترا. كما كانت أول براءة اختراع منحت في الولايات المتحدة من نصيب أوليفر إيفانز Oliver Evans في 1789.



Cugnot's steam wagon, the original (1769) model (“steam dray”) fardier à vapeur	Cugnot's steam wagon, the second (1771) version	The first "automobile accident"

مركبات بداية القرن التاسع عشر 1800:

- مركبة ترافيثيك (بافينج ديفيل Puffing Devil ويعني اسمها "نفخ الشيطان"):

في عام 1801, بعد انتهاء فترة صلاحية براءة اختراع جيمس وات James Watt "العربة المدفوعة بمحرك بخار a carriage propelled by a steam engine", قام ريتشارد ترافيثيك Richard Trevithick ببناء مركبة بخارية تجريبية (Puffing Devil). والتي كانت مجهزه بصندوق لهب للتسخين داخل المرجل, ومحرك ذو اسطوانة واحدة رأسية, وكانت حركة المكبس تنتقل مباشرة إلى عجلات الدفع عن طريق ذراع توصيل connecting rod. وذكر إنها كانت تزن 1520 كجم وهي كاملة الحمولة, ولها سرعة قصوى 14.5 كم/ساعة (9 ميل/ساعة) على الطريق المستوى. سار ترافيثيك بالمركبة لعدة مئات من الأمتار. وأثناء الاحتفال بالحدث, تركت غير مراقبة, واشتعلت السقيفة التي تقف تحتها المركبة وأضرمت فيها النيران وأتت علي المركبة ودمرتها.

Replica of Richard Trevithick's Puffing Devil locomotive (1801)

في العام التالي, حصل ترافيثيك وشريكة أندرو فيفيان Andrew Vivian على براءة اختراع لمركبة بخارية, كما وصف الاختراع استخدامات اخرى لمحرك ترافيثيك الجديد ذو الضغط العالي. وعليه تم بناء وتجميع مركبة لندن البخارية. أيضا في عام 1803, واحد من محركات ترافيثيك لتشغيل مضخة ثابتة انفجر وأدى إلى مقتل 4 أشخاص. ومع أن ترافيثيك اعتبر ذلك الحادث نتيجة التشغيل الخاطئ وليس بسبب التصميم. فإن التحقيق في مسببات الحادث من قبل وات Wattو بولتن Boulton (المنافسين المروجين للمحرك البخاري منخفض الضغط) قاما بتسليط الضوء على المخاطر المحتملة لاستخدام البخار عالي الضغط.

وكان رد ترافيثيك على تلك الاتهامات بأن أدخل صمامين للأمان safety valve في التصميم الجديد, واحد منهم يمكن ضبطه من قبل المستخدم. الصمام القابل للضبط كان يتكون من قرص يغطي ثقب صغير في الجزء العلوي من المرجل فوق مستوى الماء. القوى المؤثرة من ضغط البخار تتعادل مع قوة معاكسة تنشئ من وزن متصل بذراع متصل بمحور. وضع الوزن على الذراع يمكن ضبطه وبذلك يمكن للشخص المشغل للمرجل من ضبط قيمة الضغط القصوى. كما إنه قام أيضا بإضافة طبة plug من الرصاص, موجودة بالمرجل تحت مستوى الحد الأدنى للماء. في حالة التشغيل العادي فإن درجة حرارة الماء لن تتجاوز درجة حرارة انصهار الرصاص, في حالة انخفاض مستوي الماء فأن ذلك سيكشف الطبة حيث يؤدي البخار إلى زيادة درجة حرارتها مؤديا إلى انصهارها مما يدفع البخار إلى نار التسخين, مؤدية إلى تقليل ضغط المرجل, وتوفير إنذار مسموع يسمح للمشغل وقت كاف لإخماد نار التسخين, والسماح لتبريد المرجل قبل حدوث ضرر له. كما استخدم مقياس ضغط زئبقي للدلالة على الضغط داخل المرجل. وكذلك قام بتصميم اختبار هيدروليكي للمراجل/ الغلايات يتم إجراءه عليها بعد تصنيعها.

من بين المجهودات الاخرى في هذا المجال, في عام 181, قام استاذ الفنون التطبيقية ببراغ/ جوزيف بوزيك Josef Bozek ببناء سيارة بخارية يتم فيها تسخين المياه باستخدام الزيت.

- مركبة تريفيثيك البخارية Trevithick's steam carriage “London Steam Carriage”:

تعتبر مركبة لندن البخارية London Steam Carriage هي أول مركبة طريق فعلية تدفع بالبخار steam-powered road vehicle التي تم بنائها بواسطة ريتشارد ترافيثيك Richard Trevithick في 1803 والتي تعتبر أول مركبة لنقل الركاب ذاتية الدفع self-propelled passenger-carrying vehicle (مركبة بخارية steam carriage). ادى تطوير ترافيثيك لاستخدام البخار عالي الضغط بأن تصبح المحركات البخارية المحمولة حل عمليا للمركبات البخارية المسيرة على الطريق.


Trevithick's London Steam Carriage (1803)

بعد الانتهاء من بناء المركبة, تم تجربتها بالسير بها خلال شوارع لندن لمسافة 10 أميال وبها حوالي من 7 إلى 8 ركاب, بسرعة 4-9 ميل/ساعة, للقيام بذلك الحدث تم إغلاق الطريق من السلطات لمنع استخدام وسائل النقل الأخرى به. في أمسية لاحقة اصطدمت الحافلة بسور منزل وتحطمت, بسبب ذلك وبالإضافة إلى عدم اهتمام مشترين محتملين بالمركبة, كما أن تكلفة بناء المركبة كانت قد استنفذت الموارد المالية للمخترعين, أدى كل ذلك في نهاية المطاف إلى نهاية الحياة القصيرة للمركبة, تم استخدام محرك المركبة بعد ذلك في طاحونة ثابتة تعمل في تصنيع الأطواق للبراميل.


Replica of Božek's Steam car	1805 Amphibious steam-powered carriage and paddle boat designed by American inventor Oliver Evans

- المركبة البرمائية Steam-powered amphibious:

في سنة 1805 قام أوليفر أيفانز Oliver Evans ببناء المركبة الحفار البرمائي Oruktor Amphibolis, مركبة مسطحة القاع تعمل بالطاقة البخارية للدفع الذاتي معدلة بحيث يمكنها العمل على الأرض والماء. ويعتقد على نطاق واسع أن تكون أول مركبة برمائية amphibious vehicle, وأول مركبة بخارية تستخدم في الولايات المتحدة. ولكن لا يوجد تصميم لها, وترجع المعلومات المتوفرة عنها إلى إيفانز نفسه, ومن التحليل اللاحق لوصف إيفانز للمركبة يرجح أن المحرك 5 حصان المركب بالمركبة لم ولن يكون قادر على دفعها سواء على الأرض أو الماء, ولكن اختيار الطريق لاختبار المركبة قد يكون استفاد من الجاذبية الأرضية, والتيارات المائية للمساعدة في تسيير المركبة. لم يكتب النجاح للمركبة, وبعد وقوفها متعطلة لعدة سنوات, تم تفكيكها فيما بعد للاستفادة من اجزائها في استخدامات أخرى.

خدمات النقل بالبخار الأولى Early steam carriage services:

حققت خدمات النقل بالبخار في انجلترا نجاحا في فترة الثلاثينيات من القرن التاسع عشر (1830) بصورة رئيسية من قبل والتر هانكوك Walter Hancock ومساعدة سير جولدسورثي جورني Sir Goldsworthy Gurney, ومن بين الأخرين في اسكتلندا جون راسل John Scott Russell نجاحا اكثر من ما حققته مركبة ترافيثيك. ولكن رسوم الطرق الباهظة والقوانين المشرعة المجحفة التي فرضها قانون تورنبيك Turnpike Acts ثبطت الابتكار والمواصلة للمركبات البخارية المسيرة على الطرق, والتي سمحت لفترة قصيرة باحتكار المركبات التي تجرها الخيل حتى بدأ خطوط السكك الحديدة بالظهور في الاربعينيات والخمسينات في القرن التاسع عشر (1840 و 1850) وأخذ زمام الأمور.

قام هانكوك في الفترة مابين 1824 و1836 في ستراتفورد Stratford بالقرب من لندن London, ببناء عدد من سيارات الطرق البخارية steam-powered road vehicles. في سنة 1827 قام بتسجيل براءة اختراع مرجل بخاري يتم بناءه في غرفة منفصلة مصنع من معدن رقيق والذي ينشق بدلا من أن ينفجر, خاصية من خواص السلامة للتطبيق في وسائل نقل الركاب.

فيما يلي استعراض لأهم مركبات هانكوك البخارية المسيرة على الطريق والتي تم إدخالها في مجال خدمة نقل الركاب:

المركبة إنفانت "الرضيع" Infant:

في عام 1829 قام هانكوك ببناء حافلة صغيرة تتسع لعدد 10 ركاب, والتي بدأ بها في سنة 1931 خدمة منتظمة بين ستراتفورد ووسط لندن. وفي 31 أكتوبر 1832 قام برحلة تجريبية إلى بلدة برايتون Brighton (التي أصبحت مشهورة بعائدتها المالية فيما بعد), وكانت هذه أول مرة في انجلترا تظهر المركبة البخارية قابليتها وقدرتها للاستخدام عندما صعدت بسهولة ويسر طريق مجمد frozen slope صاعد لأعلى بمقدار 5 درجات والتي كانت العرابات التي تجرها الخيول تناضل لصعوده.

المركبة انتربريز The Enterprise:

في 22 أبريل 1833 بدأت حافلة هانكوك البخارية "انتربريز The Enterprise" والتي تم بنائها لشركة المركبات London and Paddington Steam Carriage Company, بالخدمة المنتظمة بين لندن وبادينجتون. والتي هي أول خدمة للمركبات البخارية, وهي أول سيارة دفع ميكانيكي مصممة خصيصا للعمل كحافلة omnibus (حافلة بخارية steam buses).


This steam omnibus made by W. Hancock ran on a regular route	Enterprise	Hancock steam carriages Infant 2 on the right

المركبة كانت لها العديد من الملامح التي كانت مبتكرة وفقا للمعاير المعاصرة. تم تعليق المحرك على نوابض ورقية جانبا إلى جانب مع جسم المركبة, والمحور له اذرع متأرجحة swinging arms الذي لا يزال مستخدم في سيارة فورد أكسبلورر Ford Explorer ليومنا هذا, القدرة يتم نقل القدرة إلى المحور الخلفي عن طريق جنزير. كما تم استخدام المحور الخلفي أيضا لتشغيل مروحة نفخ طرد مركزي centrifugal blower fan تستخدم لدفع الهواء إلى صندوق التسخين firebox.

المركبة يتطلب تشغيلها في التسيير العادي ثلاثة مشغلين. السائق الذي يجلس في المقدمة والمسئول عن توجيه المركبة (عند طريق عجلة قيادة وليس عتلة) ويتحكم في السرعة عن طريق منظم. مشغل ثاني متواجد في مقصورة صغيرة بالخلف بين المرجل والمحرك, هذا الشخص مسئول عن ملاحظة والمحافظة على مستوى الماء في المرجل, والقيام باختيار نقلة الحركة العكسية (الحركة للخلف) عند الحاجة. الشخص الثالث يقف على منصة بالخلف ومسئول عن المحافظة على نار التسخين, والقيام بفرملة المركبة عن طريق استخدام ذراع طويل يؤثر مباشرة على واحدة من العجلات الخلفية. وليس هناك ما هو معروف عن كيفية التوصل بين هؤلاء الثلاثة. وصلت الخدمة إلى نهايتها بسبب نزاع بين هانكوك والمشغلين للخدمة, وقام هانكوك بعدها ببناء وتشغيل العديد من الحافلات البخارية ما بين سنة 1833 و1840.

في سنة 1836 قام هنكوك بتقديم المركبة اوتوماتون Automoatoin ذات 22 مقعد. وفي عام 1838 قام هانكوك, ببناء عربة بخارية مفتوحة ذات 4 مقاعد four-seat steam phaeton. ولكن بحلول 1840, فإن المركبات البخارية المسيرة على الطرق فقدت الزخم, بالإضافة إلى رسوم الطرق الثقيلة التي فرضها قانون Turnpike Acts انحى المخترعين بعيدا عن البخار. واضطر هانكوك التخلي عن الاستمرار في المسيرة, وترك المجال لمشغلي الحافلات التي تجرها الخيل. واستمر يعمل في مجال البخار بعيد عن المركبات البخارية وذلك بتزويد المحركات البخارية الخفيفة (على غرار التي تعمل بمركبات الطرق) إلى المقاطعات الشرقية للسكك الحديدية.

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

5- "العصر الفيكتوري للمركبات البخارية وقانون الراية الحمراء"- المقالة القادمة