بالاحتراق الداخلي: كيف يعمل محرك السفينة؟

المحركات البحرية هي المسؤول الرئيسي عن دفع السفينة من ميناءٍ إلى آخر؛ سواءً كانت سفينةً صغيرةً تبحر في المناطق الساحلية، أو عبّارةً ضخمةً تبحر في المياه الدولية؛ إذ يتم تركيب محرك بحري رباعي الأشواط أو ثنائي الأشواط على متن السفينة، بحسب نوعها وحجمها، لغرض الدفع. والمحركات البحرية هي محركات حرارية تُستخدم لتحويل الحرارة الناتجة عن حرق الوقود إلى طاقة دفع، كما أن المحركات المستخدمة على متن السفن هي محركات احتراق داخلي؛ حيث يتم احتراق الوقود داخل أسطوانة المحرك وتتولد الحرارة بعد عملية الاحتراق. كيف يعمل محرك السفينة؟ وما هي الأنواع المختلفة للمحركات البحرية؟

كيف يعمل محرك السفينة؟

كما ذكرنا سابقاً؛ تُستخدم محركات الاحتراق الداخلي بشكلٍ أساسي لأغراض الدفع البحري وتوليد الطاقة. ويمكن تفسير عمل المحرك البحري بالإجراءات التالية:

• يتم حقن الوقود بكمية مضبوطة تحت ضغط عالٍ.
• يتم ضغط خليط من الوقود والهواء داخل أسطوانة المحرك بمساعدة المكبس؛ مما ينتج عنه انفجار الخليط عند الضغط بسبب الضغط. ونتيجةً لذلك؛ يتم إطلاق الحرارة التي تزيد من ضغط الغاز المحترق.
• تدفع الزيادة المفاجئة في الضغط المكبس لأسفل وتنقل الحركة العرضية إلى الحركة الدورانية للعمود المرفقي باستخدام ترتيب «قضيب التوصيل». يتكرر الانفجار باستمرار للحفاظ على الطاقة الناتجة حسب نوع المحرك البحري واستخدامه.

يتم توصيل العمود المرفقي عبر «دولاب الموازنة»، إما بمولد التيار المتردد أو بترتيب المروحة، للقيام بالعمل الميكانيكي، والحصول على دوران مستمر للعمود المرفقي؛ إذ يجب تكرار الانفجار باستمرار.

قبل الانفجار التالي، يتم سحب الغازات المستخدمة من الأسطوانة من خلال صمام العادم وتوفير الهواء النقي؛ مما يساعد على دفع الغاز المستخدم وأيضاً توفير الهواء النقي لعملية الاحتراق التالية.

اقرأ أيضاً: أكثر كفاءةً وصديق للبيئة: كيف يعمل محرك الاحتراق الداخلي؟

أنواع محركات الديزل البحرية

الصورة: بيكسلز

النوعان الأساسيان لمحركات الديزل البحرية هما:

• محرك ذو أربعة أشواط.
• محرك ذو شوطين.

يمكن تركيب محرك رباعي الأشواط على السفينة لإنتاج الطاقة الكهربائية عليها وأيضاً لدفع السفينة -عادةً ما يتم اعتماد ذلك في سفينة صغيرة الحجم-؛ إذ يستغرق هذا المحرك أربع دورات لإكمال نقل الطاقة من غرفة الاحتراق إلى العمود المِرفقي.

تجري الأحداث في محرك الاحتراق الداخلي للسفينة كالتالي:

• شوط الشفط: لسحب الهواء النقي داخل الحجرة؛ وهي الحركة الهبوطية للمكبس.
• شوط الانضغاط: لضغط خليط الهواء والوقود؛ وهو حركة تصاعدية للمكبس
• شوط الطاقة: حيث يحدث الانفجار ويدفع المكبس للأسفل.
• شوط العادم: وهو حركة تصاعدية للمكبس لسحب الغازات المستخدمة.

تكتمل الأحداث الأربعة بأربع ضربات للمكبس -أي دورتان للعمود المرفقي-؛ إذ يتم عادةً تركيب صمام مدخل وعادم أعلى رأس الأسطوانة لسحب الهواء النقي وطرد غاز العادم المستخدم.

يتم تشغيل كل من الصمامات ومضخة الوقود -التي تزود الحاقن بالوقود- باستخدام «عمود الحدبات»؛ والذي يتم تشغيله بواسطة العمود المرفقي باستخدام محرك تِرس مسنّن. وفي المحرك رباعي الأشواط، يعمل عمود الحدبات بنصف سرعة العمود المرفقي؛ حيث تكون علبة المرافق مفتوحةً لترتيب بطانة المكبس؛ مما يساعد في تزييت البطانة.

أما بالنسبة للمحركات ذات الشوطين، فتُستخدم في دفع السفينة فقط، وتكون عادةً أكبر حجماً مقارنةً بالمحركات رباعية الأشواط. وفي هذا المحرك، يكتمل التسلسل الكامل لتوليد الطاقة في دورتين؛ أي:

• شوط الشفط والضغط: وهي الحركة الصعودية للمكبس لسحب الهواء النقي إلى الداخل وضغط خليط الوقود والهواء.
• شوط الطاقة والعادم: وهي الحركة الهبوطية للمكبس بسبب انفجار داخل الحجرة متبوعاً بإزالة العادم من خلال صمام العادم المثبت أعلى الأسطوانة؛ إذ يتم استخدام صندوق حشو يفصل ويغلق علبة المرافق في مواجهة غرفة الاحتراق.

اقرأ أيضاً: تعرّف على محرك الديزل للسفن العملاقة

أشهر مصنّعي المحركات البحرية

الصورة: بيكسلز

إذا كنت قد شاهدت محركات على متن السفن؛ بما في ذلك محركات رباعية الأشواط الصغيرة أو محركات الدفع ثنائية الأشواط الضخمة، فإن إحدى الأفكار التي يجب أن تخطر ببالك هي كيف وأين صُنعت هذه المحركات؟

أشهر مصنعي المحركات الذين تستخدم محركاتهم في السفن هم:

• مان ديزل & توربو -محركات «بي & دبيلو» سابقاً-
• وارتسيلا -محركات سولزر سابقاً-
• ميتسوربيشي: تنتج محركات للتطبيقات الخفيفة والمتوسطة والثقيلة.
• رولز رويس: تشتهر بالسفن السياحية ومحركات السفن البحرية.
• كاتربيلار: تقوم بتصنيع محركات الديزل البحرية عالية السرعة ومتوسطة السرعة.

ولا تزال مجموعة وارتسيلا حاملةً للقب موسوعة غينيس للأرقام القياسية لأكبر محرك سفينة تم بناؤه على الإطلاق؛ إذ يحمل محرك «Wärtsilä RT-flex96C» ثنائي الأشواط والمزود بشاحن توربيني هذا الرقم القياسي؛ وهو محركٌ صُمّم للسفن التي تقلّ الحاويات الكبيرة، فيما يلي أبرز أرقامه:

• الطول: 27 متراً.
• الارتفاع: 13.5 متراً.
• الوزن: أكثر من 2300 طن.
• القدرة: 84.42 ميجاوات -أو 114.800 حصان.

يختلف حجم محرك السفينة من سفينةٍ إلى أخرى، ونوع الدفع، ومخرجاته من الطاقة؛ لكن يمكن أن يصل ارتفاع محرك السفينة إلى مبنىً مكون من 5 طوابق، ولاستيعابه يجب تصميم غرفة محرك السفينة وفقاً لذلك.

اقرأ أيضاً: العالم السحري للسفن السياحية