قارب نفاث

القارب النفاث هو قارب يُدفع بواسطة تيار مائي يندفع من مؤخرته. على عكس القارب الآلي الذي يستخدم مروحة خارجية في الماء أسفله أو خلفه، يسحب القارب النفاث الماء من أسفله عبر مدخل إلى مضخة نفاثة داخله، قبل أن يقذفه عبر فوهة في مؤخرته .

تم تطوير القارب النفاث الحديث بواسطة المهندس النيوزيلندي السير ويليام هاميلتون في منتصف الخمسينيات. وكان هدفه هو تصميم قارب للإبحار في أنهار نيوزيلندا سريعة الجريان والتي كانت ضحلة للغاية بالنسبة للمراوح.

كانت المحاولات السابقة للدفع النفاث المائي قصيرة العمر، ويعود ذلك عمومًا إلى التصميم غير الفعال للوحدات وقلة مزاياها مقارنةً بالمراوح التقليدية. على عكس تلك التطورات السابقة في مجال الدفع النفاث المائي، مثل نظام كامبيني ونظام هانلي هيدروجيت ، كانت لدى هاميلتون حاجة ماسة لنظام دفع يعمل في المياه الضحلة جدًا، وقد أثبت الدفع النفاث المائي أنه الحل الأمثل. ازداد الإقبال على وحدة الدفع النفاث والقارب النفاث بسرعة. وُجد أن الدفع النفاث المائي أفضل من المراوح لمجموعة واسعة من أنواع السفن، ويُستخدم الآن على نطاق واسع في العديد من السفن عالية السرعة، بما في ذلك عبّارات الركاب، وسفن الإنقاذ، وقوارب الدوريات، وسفن الإمداد البحرية.

تتميز الزوارق النفاثة بقدرة عالية على المناورة، ويمكن إيقاف العديد منها من سرعتها القصوى في مسافة لا تتجاوز طولها بقليل، في مناورة تُعرف باسم "التوقف المفاجئ". أما مناورة " دوران هاميلتون " الشهيرة ، أو "دوران النفاث"، فهي مناورة عالية السرعة يتم فيها خفض سرعة محرك القارب، ثم تدوير عجلة القيادة بشكل حاد، ثم فتح صمام الوقود مرة أخرى، مما يتسبب في دوران القارب بسرعة مع تناثر كمية كبيرة من الماء.

لا توجد حدود هندسية لحجم الزوارق النفاثة، إلا أن جدواها تعتمد على نوع الاستخدام. تُعدّ محركات الدفع التقليدية بالمراوح أكثر كفاءة واقتصادية عند السرعات المنخفضة، حتى حوالي 20 عقدة (37 كم/ساعة؛ 23 ميل/ساعة) ، ولكن مع ازدياد سرعة القارب، تُصبح محركات الدفع النفاث أكثر كفاءةً عند السرعات التي تصل إلى 50 عقدة (93 كم/ساعة؛ 58 ميل/ساعة) نظرًا للمقاومة الإضافية التي يُولّدها الهيكل من الدعامات والدفات والمحاور وغيرها . أما بالنسبة للمراوح الكبيرة جدًا التي تدور بسرعات منخفضة، كما هو الحال في قوارب القطر ، فإن محرك الدفع النفاث ذي الحجم المكافئ سيكون كبيرًا جدًا وغير عملي. ولذلك، تُركّب الغالبية العظمى من وحدات الدفع النفاث في السفن عالية السرعة وفي الحالات التي يكون فيها الغاطس الضحل والقدرة على المناورة ومرونة الحمولة من أهم الاعتبارات.    

تُستخدم أكبر السفن النفاثة في المجال العسكري وفي صناعة العبارات السريعة لنقل الركاب والسيارات. الفرقاطة من فئة فالور التابعة لجنوب إفريقياتُعد السفينة (التي يبلغ طولها حوالي 120 مترًا أو 390 قدمًا ) وسفينة القتال الساحلية الأمريكية التي يبلغ طولها 127 مترًا (417 قدمًا) من بين أكبر السفن النفاثة اعتبارًا من عام 2020. . حتى هذه السفن قادرة على القيام بـ "توقفات مفاجئة".

يعمل المروحة اللولبية التقليدية داخل الماء أسفل هيكل القارب، حيث تقوم بدفع القارب للأمام عن طريق توليد فرق في الضغط بين السطحين الأمامي والخلفي لشفرات المروحة، وتسريع كتلة من الماء باتجاه الخلف. في المقابل، توفر وحدة الدفع النفاث قوة دفع عالية الضغط من مؤخرة القارب عن طريق تسريع كمية من الماء أثناء مرورها عبر مضخة متخصصة مثبتة فوق خط الماء داخل هيكل القارب. وتنتج كلتا الطريقتين قوة دفع وفقًا لقانون نيوتن الثالث : لكل فعل رد فعل مساوٍ له في المقدار ومعاكس له في الاتجاه.

في القارب النفاث، يسحب المحرك النفاث الماء من أسفل الهيكل، حيث يمر عبر سلسلة من المراوح والدوارات - تُعرف بالمراحل - التي تزيد من سرعة تدفق الماء. معظم المحركات النفاثة الحديثة أحادية المرحلة، بينما قد تحتوي المحركات القديمة على ما يصل إلى ثلاث مراحل. يمتد الجزء الخلفي من وحدة المحرك النفاث عبر مؤخرة الهيكل، فوق خط الماء. يخرج تيار الماء النفاث من الوحدة عبر فوهة صغيرة بسرعة عالية لدفع القارب إلى الأمام. يتم التوجيه بتحريك هذه الفوهة إلى أي من الجانبين، أو في حالات أقل شيوعًا، بواسطة بوابات صغيرة على كلا الجانبين تعمل على تغيير اتجاه تيار الماء النفاث. ولأن القارب النفاث يعتمد على تدفق الماء عبر الفوهة للتحكم، فإنه لا يمكن توجيه قارب نفاث تقليدي دون تشغيل المحرك.

على عكس أنظمة المراوح التقليدية حيث يُعكس دوران المروحة لتوفير الحركة الخلفية، يستمر نظام الدفع النفاث في الضخ بشكل طبيعي بينما يُخفض عاكس في تيار الماء بعد خروجه من فوهة المخرج. يُعيد هذا العاكس توجيه قوى الدفع للأمام لتوفير دفع عكسي. تُعيد معظم العواكس العكسية المتطورة توجيه تيار الماء لأسفل وإلى الجانبين لمنع إعادة تدوير الماء عبر النفاث مرة أخرى، مما قد يُسبب مشاكل في التهوية أو يزيد من الدفع العكسي. يظل التوجيه متاحًا حتى مع خفض العاكس العكسي، مما يمنح السفينة قدرة كاملة على المناورة. عندما يُخفض العاكس إلى منتصف تيار الماء تقريبًا، يتساوى الدفع الأمامي والخلفي، مما يُحافظ على ثبات السفينة في مكانها، ولكن يظل التوجيه متاحًا للسماح لها بالدوران في مكانها - وهو أمر مستحيل مع مروحة أحادية تقليدية.

على عكس الزوارق المائية ذات الأجنحة المائية، التي تستخدم أجنحة أو دعامات تحت الماء لرفع الزورق فوق سطح الماء، تستخدم الزوارق النفاثة التقليدية هيكلًا انسيابيًا تقليديًا للتحرك فوق سطح الماء، حيث يزيح الجزء الخلفي من الهيكل الماء فقط. وبما أن معظم الهيكل خارج الماء، تقل مقاومة الماء، مما يعزز السرعة والقدرة على المناورة بشكل كبير، لذا تُشغَّل الزوارق النفاثة عادةً بسرعة الانزلاق . عند السرعات المنخفضة مع انخفاض كمية الماء المتدفقة عبر وحدة الدفع النفاث، يفقد الزورق النفاث بعضًا من التحكم في التوجيه والقدرة على المناورة، ويتباطأ بسرعة مع خروج الهيكل من حالة الانزلاق وزيادة مقاومة الماء. ومع ذلك، يمكن التغلب على فقدان التحكم في التوجيه عند السرعات المنخفضة عن طريق خفض عاكس الدفع العكسي قليلًا وزيادة قوة المحرك - وبالتالي يمكن للمشغل زيادة قوة الدفع وبالتالي التحكم دون زيادة سرعة الزورق نفسه. تتميز القوارب النفاثة النهرية التقليدية بهيكل ذي زاوية ميل طفيفة (ولكن ليس قاعًا مسطحًا) لتحسين التحكم في الانعطافات عند السرعات العالية والثبات، مع السماح لها أيضًا بعبور المياه الضحلة جدًا. عند السرعات العالية، يمكن تشغيل القوارب النفاثة بأمان في مياه يقل عمقها عن 7.5  سم (3  بوصات).

كان أحد أهم الإنجازات في تطوير محرك الدفع النفاث المائي هو تغيير التصميم بحيث يُخرج تيار الدفع فوق خط الماء، خلافًا لما يعتقده الكثيرون. اكتشف هاميلتون مبكرًا أن هذا يُحسّن الأداء بشكل كبير مقارنةً بالإخراج تحت خط الماء، كما أنه يُوفر قاعًا أملسًا للهيكل (أي لا شيء بارز أسفل خط الهيكل) مما يسمح للقارب بالانزلاق بسلاسة في المياه الضحلة جدًا. لا يُؤثر موقع المخرج فوق خط الماء أو تحته على مقدار قوة الدفع المُتولّدة، ولكن وجوده فوق خط الماء يُقلل من مقاومة الهيكل وغاطسه. كان تصميم هاميلتون الأول لمحرك الدفع النفاث المائي يحتوي على المخرج أسفل الهيكل وأمام المدخل تحديدًا. ربما كان هذا يعني دخول الماء المضطرب إلى وحدة الدفع النفاث، مما يُقلل من أدائها، وهو السبب الرئيسي وراء هذا الفرق الكبير الذي أحدثه تغيير موقع المخرج فوق خط الماء.

تشمل استخدامات الزوارق النفاثة معظم الأنشطة التي تُستخدم فيها المراوح التقليدية، ولا سيما خدمات عبّارات الركاب، ودوريات خفر السواحل والشرطة، والبحرية والجيش، والسياحة المغامرة (التي تزداد شعبيتها عالميًا)، وعمليات قوارب الإرشاد، وعمليات الإنقاذ البحري ، والزراعة ، وصيد الأسماك ، والاستكشاف ، والرحلات البحرية الترفيهية ، وغيرها من الأنشطة المائية التي تُستخدم فيها القوارب الآلية. كما يُمكن استخدام الزوارق النفاثة في سباقات رياضية، سواء في الأنهار ( حيث أُقيمت بطولة العالم لماراثون الزوارق النفاثة في المكسيك وكندا والولايات المتحدة الأمريكية ونيوزيلندا ^{[ 1 ]} ) أو على مضامير سباق مُصممة خصيصًا تُعرف باسم مضامير السرعة. وقد ازداد استخدام الزوارق النفاثة مؤخرًا في شكل قوارب مطاطية صلبة الهيكل ، وكقوارب مساعدة لليخوت الفاخرة . والعديد من الزوارق النفاثة صغيرة بما يكفي لحملها على مقطورة وسحبها بالسيارة.

بما أن الزوارق النفاثة لا تحتوي على أجزاء دوارة خارجية، فهي أكثر أمانًا للسباحين والكائنات البحرية ، على الرغم من إمكانية اصطدامها بهيكل القارب. وقد يكون عامل الأمان وحده سببًا كافيًا لاستخدام هذا النوع من الدفع.

في عام 1977، قاد السير إدموند هيلاري رحلة استكشافية بقارب نفاث، بعنوان "من المحيط إلى السماء"، من مصب نهر الغانج إلى منبعه. وقد أغرق أحد أصدقاء هيلاري أحد هذه القوارب النفاثة. ^{[ 2 ]}

يمكن أن تتأثر كفاءة استهلاك الوقود وأداء القارب النفاث بأي شيء يعيق التدفق السلس للماء عبر وحدة الدفع النفاث. على سبيل المثال، قد يكون لكيس بلاستيكي عالق في فتحة سحب وحدة الدفع النفاث تأثير سلبي كبير.

من عيوب الزوارق النفاثة الأخرى أنها أكثر حساسية لعدم توافق المحرك مع وحدة الدفع النفاث، مقارنةً بمشكلة عدم التوافق بين المحرك والمروحة في الزوارق ذات الدفع المروحي. فإذا لم تكن وحدة الدفع النفاث متوافقة مع أداء المحرك، فقد ينتج عن ذلك استهلاك مفرط للوقود وأداء ضعيف.

• الزوارق المائية الشخصية
• قائمة الرياضات المائية
• سباقات قوارب السرعة النفاثة

• تاريخ هاميلتون لقطع المياه
• أصول وتاريخ القوارب النفاثة