محركات السفن الضخمة: لماذا تستخدم المحركات ثنائية الشوط في السفن؟

إنّه واحدٌ من أهمّ الانجازات الهندسية في وقتنا الحالي، ويعدّ هذا المحرّك من أقوى وأكثر المحرّكات كفاءة في العالم. من منّا لم يفكر بكيفية سير السفن في البحار وكيفية اختراقها للأمواج بهذه السرعة الكبيرة؟ وما هو المحرِّك القادرُ على تحريكِها؟ دعونا نتعرف في هذا المقال على ميزات محرك السفينة وما الفرق بينه وبين محرك السيارة العادية؟

لماذا نستخدم محرّكات ثنائيّة الشوط في السفن؟

هذا المحرّك هو من محرّكات الاحتراقِ الداخلي الّتي يتمُّ بداخلها حرق الوقود الأُحفوري غالباً بواسطة مؤكسد (الهواء) في حجرةٍ تُدعى غرفةَ الاحتراق، فتنتج عن عملية الاحتراق حرارةٌ عالية جداً وتتمُّ عملية ضغطٍ للغازات الناتجة عن عملية الحرق، ومحرّك الاحتراق الداخلي يختلفُ إلى حدٍّ كبير عن محرّك الاحتراق الخارجي مثل المحرّكات البخارية.

عندما يتمُّ بناء السفينة في أحواض بناء السفن، إنّ أهم شيء يتمُّ التركيز عليه في عملية البناء هو آلةُ دفعِ السفينة (المحرّك)، والمحرّكاتُ المتوفّرة في السوق هي إمّا ثنائية الشوط أو رباعية الأشواط. ولكنّ السفينة الّتي ستعبُر المحيطات والبحار ستستخدم بالتأكيد المحرّكات ثنائية الشوط فهي الأفضل من نظيرتها رباعيةِ الأشواط الّتي تَستخدمها السيّارات.

ولكن لمَ يُفضِّلُ صنّاع السفن والمهندسون استخدامَ المحرِّكات ثنائية الشوط بدلاً من الرُّباعية في السفن؟ لنعرف الإجابة علينا أن نعرفَ آلية عملِ كلٍّ من المحرّكين وممّا يتكون كل منهما:

إنّ المبدأ الكامن وراء عمل محرّكات الاحتراق الداخلي هو وضعُ كميّةٍ ضئيلةٍ من الوقود عالي الطاقة (البنزين مثلاً) ضمن مساحة ٍصغيرة مغلقة ومن ثمّ إشعالُه، حيث يُمكن من خلال هذه العمليّة تحريرُ كميةٍ لا تُصدَّق من الطاقة -يُمكننا استخدامُ هذه الطاقة لدفعِ حبّة بطاطا مسافةً لا تقلُّ عن 500 قدم- وفي هذه الحالة نكون قد حوّلنا الطاقة الحراريّة إلى حركية.

ولكن إذ كنت تحبُّ تسخير هذه الطاقة لاستخدامها في طريقةٍ مفيدة فيُمكنك وضعُها إما في السيّارة (المحرّكات رباعية الأشواط)، أو في السفينة (المحرّكات ثنائية الشوط)، وإنّ كلًّا من المحرِّكين السابقين يتألف من: غلافٍ خارجي بداخله غرفة الاحتراق والّتي يوجد فيها المكبس (البستون) المكوّن من حلقات المكبس، يتّصل المكبس مع العمودِ المرفقي (عمود الكرنك) بواسطةِ ما يسمّى ذراع التوصيل.

إضافةً إلى ذلك يوجدُ في المحرّكات ذات الأربعة أشواط صمّاماتٌ تسمحُ بإدخالِ الوقود والهواء إلى غرفةِ الاحتراق وتُخرِج العادم (الدخان الناتج عن عمليّة الاحتراق)، أمّا في المحرّكات ذات الشوطين فلا يوجدُ صمّامات بل هناك فتحتان في الغلاف تُستَخدم إحداهما لإدخالِ الوقودِ والهواء والأُخرى لإخراجِ العادم.

إنّ المحرّك ثنائي الشّوط يستطيع تقديم استطاعة خلال دورةٍ واحدة لعمود المِرفق، والّتي يقدّمها المحرّك رباعي الأشواط خلال دورتين لعمود المِرفَق.

يُمكننا القول إن قدرةَ المحرّك رباعيِّ الأشواط تساوي تقريباً ضعفَ قدرة المحرّك ثنائيّ الشوط، ولكن توجد بعض الأسباب التي تجعل من المحرك ثنائيِّ الشوط أنسبَ ليُستخدَمَ في السّفن:

- الكفاءة: الكفاءة الحراريّة والميكانيكيّة للمحرّك ثنائي الشوط هي أفضلُ بكثيرٍ من المحرّك رباعي الأشواط المماثل في الحجم.

- القوة المتولّدة: القوّة المتولّدة عن محرّك ثنائي الشّوط هي أكبر من تلك الّتي تتولّد عن محرّك رباعي الأشواط المماثل في الحجم.

- المزيد من البضائع: السّفينة التي تَستخدم المحرّك ثنائيَّ الشوط يمكنها أن تحمل وزناً كبيراً بسببِ زيادة قوّة الدفع وبالتالي زيادةِ الاستطاعة والوزن.

- صيانة أقل: إن هذا النوع من المحرّكات يَحتاج لصيانةٍ بشكلٍ ضئيل جداً، وتكون بشكل أسهل بالمقارنة مع رباعي الأشواط.. وإنّ القطع القليلة الموجودة في المحرّك ثنائي الشّوط نسبةً لرباعي الأشواط تلعب دوراً هامّاً في ذلك، فهناك في المحرّك ثنائي الشوط لا يوجد صمّامات وعمود كامات كالّتي توجد في المحرّك رباعي الأشواط.

- تحكّم مباشر: تشغيلٌ مباشر بسهولة مع إمكانيةِ عكسِ المسار بسهولة.

- لا توجد متطلّبات يجب الحذر منها: المحرّكات ثنائيةُ الأشواط تكون سرعتُها منخفضة فهي بالتالي سهلةُ المتابعة وليست بحاجةٍ إلى خفضِ السرعة العالية وما إلى ذلك مثل المحرّكات رباعية الشوط.

ومع كلِّ هذه الإيجابياتِ التي تتمتَّعُ بها المحرِّكاتُ ثنائية الشوط، تبقى سهولةُ المناورةِ في المحرّك رباعي الأشواط أكبرُ منها في المحرّك ثنائي الشوط، كما أنَّ تكاليف تركيب المحرّك ثنائيِّ الشوط أعلى بكثير من التكاليفِ المُترتِّبة عند تركيب أو صيانة محرِّك رباعي الأشواط، ويمكن أن يكون المبلغ المُدَّخر من توفيرِ الوقود في المحرّك ثنائي الشوط غيرَ مُجدٍ إذا ما حدثت عيوبٌ أُخرى.

خلاصة :

# يمكن القول بأنّ المحركّات ثنائيّة الشّوط تُستخدَم في السّفن والطائرات أيضاً نظراً لصغر حجمها بالنّسبة لوحدة الاستطاعيّة.. وهذا يعمل على توفير في الحجم.

# يتمّ التّوفير في استهلاك الوقود عن طريق خفض وزن المحرّك.

# يتمّ استخدام المحرّك رباعي الشّوط في السيّارات والمركبات الصغيرة لإمكانيّة تبريده بالماء والهواء معاً.

# يتمّ وصل المحرّك ثنائي الشّوط بشكلٍ مباشر مع الرفّاص (Propeller).

المصادر:

[1] هنا

[2] هنا

[3] هنا