أوليفر إيفانز

أوليفر إيفانز (13 سبتمبر 1755 - 15 أبريل 1819) مخترع ومهندس ورجل أعمال أمريكي، وُلد في ريف ديلاوير ، واستقر لاحقًا في فيلادلفيا . كان من أوائل الأمريكيين الذين بنوا محركات بخارية، وكان من دعاة استخدام البخار عالي الضغط (بدلًا من البخار منخفض الضغط). بصفته رائدًا في مجالات الأتمتة ، ومناولة المواد ، والطاقة البخارية ، كان إيفانز من أكثر المخترعين إنتاجًا وتأثيرًا في السنوات الأولى للولايات المتحدة. ترك وراءه سلسلة طويلة من الإنجازات، أبرزها تصميم وبناء أول عملية صناعية مؤتمتة بالكامل، وأول محرك بخاري عالي الضغط ، وأول نظام تبريد بضغط البخار ، وأول مركبة برمائية (وإن كانت بدائية) وأول سيارة أمريكية.

وُلد إيفانز في نيوبورت بولاية ديلاوير ، ولم يتلقَّ سوى القليل من التعليم الرسمي، وفي منتصف مراهقته تدرّب على يد صانع عجلات . ثمّ دخل في شراكة تجارية مع إخوته، وعمل لأكثر من عقد من الزمن على تصميم وبناء وتطوير مطحنة آلية مزوّدة بأجهزة مثل سلاسل الدلاء والسيور الناقلة . وبذلك، صمّم إيفانز عملية تصنيع مستمرة لا تتطلّب أي جهد بشري. وقد أثبت هذا المفهوم المبتكر أهميته البالغة للثورة الصناعية وتطوير الإنتاج الضخم . وفي وقت لاحق من حياته، وجّه إيفانز اهتمامه إلى الطاقة البخارية ، وبنى أول محرك بخاري عالي الضغط في الولايات المتحدة عام 1801، مطوّراً تصميمه بشكل مستقل عن ريتشارد تريفيتيك ، الذي بنى أول محرك من نوعه في العالم قبل ذلك بعام. وكان إيفانز قوة دافعة في تطوير واعتماد المحركات البخارية عالية الضغط في الولايات المتحدة. كان إيفانز يحلم ببناء عربة تعمل بالبخار، وفي النهاية قام ببناء واحدة وتشغيلها في عام 1805. عُرفت باسم Oruktor Amphibolos ، وكانت أول سيارة في البلاد وأول مركبة برمائية في العالم ، على الرغم من أنها كانت بدائية للغاية بحيث لم تحقق النجاح في أي منهما.

كان إيفانز صاحب رؤية ثاقبة، إذ ابتكر تصاميم وأفكارًا سبقت عصرها بكثير. كان أول من وصف التبريد بضغط البخار ، واقترح تصميمًا لأول ثلاجة عام 1805، لكن استغرق الأمر ثلاثة عقود حتى تمكن زميله جاكوب بيركنز من بناء نموذج عملي. وبالمثل، وضع تصاميم لغلاية شمسية، ومدفع رشاش، وناقل حركة لعربة بخارية، وآلة عجن العجين، وفرن خبز دائم، وعملية إنقاذ بحرية ، ومبخر رباعي التأثير ، ومخطط لإضاءة المدن بالغاز ، وهي أفكار وتصاميم لم تُترجم إلى واقع إلا بعد وفاته بفترة. كان لإيفانز داعمون نافذون وحلفاء سياسيون، لكنه افتقر إلى اللباقة الاجتماعية، ولم يكن محبوبًا من قبل العديد من أقرانه. شعر إيفانز بخيبة أمل، ثم غضب، من عدم تقدير إسهاماته، فأصبح عدائيًا ومريرًا في سنواته الأخيرة، مما أضر بسمعته وجعله معزولًا. على الرغم من أهمية عمله، إلا أن مساهماته غالباً ما تم تجاهلها (أو نسبها إلى آخرين بعد وفاته) لذلك لم يصبح اسماً مألوفاً إلى جانب رواد البخار الآخرين في عصره.

وُلد أوليفر إيفانز في نيوبورت، ديلاوير، في 13 سبتمبر 1755، لوالديه تشارلز وآن ستالكوب إيفانز. كان والده يعمل في صناعة الأحذية ، إلا أنه اشترى مزرعة كبيرة شمال نيوبورت على ضفاف نهر ريد كلاي كريك ، وانتقل مع عائلته إليها عندما كان أوليفر لا يزال رضيعًا. ^{[ 1 ]} كان أوليفر الخامس بين اثني عشر طفلًا؛ له أربع شقيقات وسبعة أشقاء. ^{[ 2 ]} لا يُعرف الكثير عن حياة إيفانز المبكرة، والسجلات المتبقية لا تُقدم سوى تفاصيل قليلة عن سنوات تكوينه. لم تُحفظ طبيعة ومكان تعليمه المبكر، إلا أن إلمامه بالقراءة والكتابة كان واضحًا منذ صغره، سواءً ككاتب أو قارئ نهم في المواضيع التقنية. ^{[ 3 ]} في سن السابعة عشرة، تدرّب إيفانز على يد صانع عجلات وعربات في نيوبورت. تروي إحدى الحكايات من تلك الفترة أن سيده، وهو رجل أمي شديد البخل، منع إيفانز من استخدام الشموع لإضاءة قراءته في المساء. فوجد إيفانز طريقة أخرى، إذ كان يجمع قصاصات ونشارة الخشب من عمله خلال النهار ليستخدمها وقودًا لنيران صغيرة. ^{[ 4 ]} بدأت حرب الاستقلال الأمريكية عندما كان إيفانز في التاسعة عشرة من عمره. انضم إلى سرية من ميليشيا ديلاوير، لكنه لم يشارك في أي قتال فعلي خلال الحرب. ^{[ 3 ]}

في سن الثانية والعشرين، انتقل إيفانز من صناعة العجلات إلى التخصص في تشكيل الأسلاك الدقيقة المستخدمة في آلات تمشيط المنسوجات ، والتي كانت تُستخدم لتمشيط الألياف تمهيدًا لعملية الغزل لصنع الخيوط. ودفعه شغفه بزيادة كفاءة هذه العملية إلى اختراعه الأول، وهو آلة تثني الأسلاك على شكل أسنان وتقطعها بسرعة لتسهيل تجميع آلات التمشيط. ^{[ 5 ]} أدرك جورج لاتيمر ، الذي كان آنذاك قاضيًا في نيوبورت، إمكانات هذه الآلة، فكلف حدادًا بصنعها، لتصبح إحدى أوائل نجاحات إيفانز عند طرحها عام 1778. طمح إيفانز إلى تطوير ميكنة إنتاج آلات تمشيط المنسوجات، فابتكر آلة تثقب الجلد الذي تُدخل فيه أسنان الأسلاك. وقد ساهم اختراعه بشكل كبير في تسريع عملية تصنيع آلات التمشيط، حيث كان ينتج حوالي 1500 سن في الدقيقة، إلا أن إيفانز نفسه لم يتمكن من الحصول على تمويل لتسويق اختراعه. ^{[ 3 ]} مع ذلك، وعلى مدى العقدين التاليين، أدت ابتكارات صناعة البطاقات المستوحاة من إيفانز إلى تطوير إنتاج آلي لبطاقات النسيج، والذي كان مطلوبًا بشدة آنذاك بسبب نمو صناعة القطن في الجنوب . ويُعتقد أن الرواد الأوائل في إنتاج بطاقات النسيج الآلية، بمن فيهم جايلز ريتشاردز وأموس ويتيمور ، قد استلهموا بشكل كبير من تصاميمه الأصلية. ^{[ 6 ]}

بدأ إيفانز أيضًا في هذه الفترة تجاربه على الطاقة البخارية وإمكاناتها للتطبيقات التجارية. تُوِّجت أفكاره المبكرة بتقديم طلب براءة اختراع في ولاية ديلاوير عام ١٧٨٣ لعربة تعمل بالبخار ، لكن طلبه رُفض لعدم تمكن إيفانز من إنتاج نموذج عملي بعد. ^{[ ٧ ]} في العام نفسه، تزوج إيفانز، البالغ من العمر ٢٧ عامًا، من سارة توملينسون، ابنة مزارع محلي، في كنيسة أولد سويدز الأسقفية في ويلمنجتون. ^{[ ٨ ]}

اتجه اهتمام إيفانز إلى طحن الدقيق في أوائل ثمانينيات القرن الثامن عشر، وهي صناعة كانت تشهد ازدهارًا في شمال ديلاوير سريع التصنيع. ^{[ 9 ]} في ذلك العصر، كان تشغيل مطاحن الحبوب يتطلب عمالة كثيفة. ورغم أن مراحل عملية الطحن - الطحن والتبريد والغربلة والتعبئة - بدأت تُمكنك بدرجات متفاوتة، إلا أن نقل الحبوب من مرحلة إلى أخرى كان يتطلب إما الجاذبية أو العمل اليدوي. إضافةً إلى ذلك، كانت بعض المراحل (خاصةً التبريد) بطيئة وغير فعالة، مما أدى إلى اختناقات كبيرة في عملية الإنتاج. ^{[ 10 ]} أصبحت المطاحن شائعة في المناطق المأهولة بالسكان وتلك التي تتمتع بسهولة الوصول إلى الممرات المائية لتوليد الطاقة، ولكن معظم عمليات الطحن في ثمانينيات القرن الثامن عشر كانت تُجرى في المنازل يدويًا. علاوة على ذلك، كانت جودة القمح المطحون رديئة في أمريكا الاستعمارية . لم تكن أنواع القمح الصلب تُطحن وتُغربل بشكل كافٍ في المطاحن، مما ينتج عنه دقيق خشن وبني اللون. ^{[ 11 ]} كان التلوث المتبادل مشكلة رئيسية: لم تكن عمليات الطحن مُقسّمة بشكل جيد؛ فكثرة الأشخاص الذين يتنقلون في أرجاء المطحنة كانت تُلوّث الدقيق بالأوساخ والحبوب والشوائب الأخرى. ^{[ 12 ]} أدرك إيفانز أن النتيجة كانت منتجًا رديء الجودة يتطلب عددًا كبيرًا جدًا من العمال لإنتاجه. ^{[ 13 ]}

في عام ١٧٨٣، بدأ اثنان من إخوة إيفانز ببناء طاحونة في نيوبورت على جزء من مزرعة العائلة التي اشتروها من والدهم، وتمّ تعيين إيفانز للإشراف على بنائها على ضفاف نهر ريد كلاي كريك. عند افتتاح الطاحونة عام ١٧٨٥، كانت ذات تصميم تقليدي، ولكن على مدى السنوات الخمس التالية، بدأ إيفانز بتجربة اختراعات لتقليل الاعتماد على العمالة في الطحن. كان نقل القمح من أسفل الطاحونة إلى أعلاها لبدء عملية الطحن المهمة الأكثر مشقة في طواحين ذلك الوقت. كان أول ابتكار لإيفانز هو مصعد دلو لتسهيل هذه العملية. كانت سلاسل الدلاء لرفع الماء تقنية رومانية استُخدمت بأشكال مختلفة منذ العصور القديمة. كان إيفانز قد رأى مخططات لاستخدامها في التطبيقات البحرية، وأدرك أنه مع بعض التعديلات والهندسة الدقيقة، يمكن استخدامها لرفع الحبوب، بحيث يمكن لسلسلة من مصاعد الدلاء حول الطاحونة نقل الحبوب والدقيق من مرحلة إلى أخرى. ^{[ ١٤ ]} ومن المهام الأخرى التي تتطلب عمالة كثيفة نشر الدقيق . كان هذا المنتج يخرج من عملية الطحن دافئًا ورطبًا، ويحتاج إلى التبريد والتجفيف قبل غربلته وتعبئته. تقليديًا، كانت هذه المهمة تُنجز يدويًا عن طريق تجريف الدقيق على أرضيات واسعة. استجابةً لذلك، طوّر إيفانز "آلة التجميع"، وهي جهاز يجمع الدقيق من رافعة دلو وينشره بالتساوي على أرضية التجفيف - حيث تدور مجرفة ميكانيكية حول مساحة الأرضية. تعمل هذه المجرفة على تسوية الدقيق المضاف حديثًا لتبريده وتجفيفه، بينما يعمل ميل طفيف في تصميم شفرات المجرفة على تحريك الدقيق ببطء نحو قنوات مركزية، حيث يُغربل. ^{[ 15 ]} وباستخدام هذين الابتكارين معًا، تم توفير ساعات عمل طويلة وتقليل خطر التلوث بشكل كبير. ^{[ أ ]}

على الرغم من تعقيدهما التقني، لم يكن أيٌّ من الجهازين ثوريًا بمعايير ذلك الوقت. إلا أن الرؤية الشاملة لتصميمهما كانت ثورية. فقد سعى إيفانز إلى إحداث نقلة نوعية في التفكير بعملية التصنيع، مُعاملًا إياها كوحدة متكاملة مستمرة بدلًا من كونها سلسلة من العمليات المنفصلة. وهكذا، أصبح بالإمكان أن يكون التصنيع خط إنتاج مؤتمتًا بالكامل. وكانت الحلقة المفقودة هي مناولة المواد، وقد سعت تصاميم إيفانز للمطاحن إلى تغذية المواد باستمرار عبر نظام دون الحاجة إلى أي تدخل بشري. وكانت هذه أول عملية صناعية مؤتمتة بالكامل، ^{[ 17 ] [ 18 ]} وقد ثبت أن فكرة الإنتاج المستمر عنصر أساسي في الثورة الصناعية، وستضع في نهاية المطاف الأساس للإنتاج الضخم الحديث . ^{[ 19 ] [ 20 ]}

كان بناء الآلات اللازمة لتحقيق هذه الرؤية أمرًا معقدًا. فقد كافح إيفانز لتوفير المال اللازم لدفع أجور النجارين المهرة الذين احتاجهم لبناء آلاته المعقدة. ^{[ 21 ]} كانت صناعة طحن الدقيق القريبة على نهر برانديواين كبيرة، لكنها كانت خاضعة لسيطرة طحّاني الكويكرز في ويلمنجتون الذين لم يروا إمكانات تُذكر في تصاميم إيفانز. وعندما سمع جيمس لاتيمر، تاجر دقيق من نيوبورت، بأفكار إيفانز، صاح قائلًا: "آه! أوليفر، لا يمكنك جعل الماء يجري عكس التيار، ولا يمكنك صنع طحّانين خشبيين!" ^{[ 22 ]} مع ذلك، رأى جورج، ابن لاتيمر، مرة أخرى إمكانات واعدة في أفكار إيفانز، وساعده في الحصول على حماية براءات الاختراع طوال عامي 1787 و1788. ^{[ 23 ]} في ذلك الوقت، حوّل إيفانز طاحونة إخوته في ريد كلاي كريك إلى نموذج أولي مؤتمت بالكامل استنادًا إلى تصاميمه المُحسّنة، وأرسل الأخوان إيفانز منشورات ورسومات توضيحية إلى مراكز الطحن الرئيسية في الولايات المتحدة، عارضين ترخيصًا مجانيًا للتصاميم لأول طحان في كل مقاطعة يُكلّف إيفانز بتحديث طواحينه. إلا أن هذه الحملة أثبتت خيبة أمل كبيرة، ولم يُثمر عنها سوى القليل من الاهتمام التجاري. ^{[ 24 ]}

مع ذلك، كان إيفانز يفتقر إلى الصبر، وكان سريع الغضب، مما جعله عرضةً لإظهار الإحباط والحيرة تجاه من لم يدركوا قيمة أفكاره على الفور. غالبًا ما كانت أفكاره وتصاميمه سابقةً لعصرها، وكان من الصعب على معاصريه استيعاب فكرة عملية إنتاج مؤتمتة بالكامل. يتذكر إيفانز زيارة بعض طحّاني برانديواين لطاحونة ريد كلاي كريك في السنوات الأولى من تشغيلها بعد أتمتتها بالكامل. كان وحيدًا في الطاحونة ذلك اليوم، يجمع التبن في حقل مجاور، وتعمّد البقاء بعيدًا عن الأنظار ليتمكن زواره من مشاهدة الطاحونة وهي تعمل بشكل مستقل دون إشراف بشري. ثم ظهر إيفانز وشرح بإسهاب كيف أمكن تحقيق هذا الإنجاز الذي شاهدوه، وكان مقتنعًا بأن هذه الزيارة العرضية ستُحدث نقلةً نوعيةً في علاقته مع طحّاني برانديواين. إلا أنه شعر بالإحباط عندما سمع تقارير تفيد بأن الطحّانيين عادوا إلى ويلمنجتون ووصفوا طاحونة إيفانز بأنها "مجموعة من الخردة، لا تستحق اهتمام أي عاقل". ^{[ 25 ]} استمر عدم الاهتمام حتى بعد أن أقنع إيفانز أحد طحّاني برانديواين بتحويل طاحونته. ^{[ ب ]}

بعد سنوات من المثابرة ومحاولات التسويق، خضعت تصاميم إيفانز أخيرًا للتجربة على نطاق أوسع، وتم اعتمادها في أماكن أخرى. وجاءت نقطة التحول عام ١٧٨٩ عندما دعت عائلة إليكوت، وهي عائلة كويكرية ذات توجهات تقدمية في بالتيمور ، إيفانز لإعادة تجهيز مطاحنهم على نهر باتابسكو . أثبتت عمليات إعادة التجهيز نجاحها، وعمل إيفانز مع جوناثان إليكوت لتطوير شكل مُعدّل من لولب أرخميدس ، يمكن استخدامه كناقل أفقي يعمل جنبًا إلى جنب مع المصاعد الدلوية الرأسية. أضاف إيفانز آلة حفر ذات أمشاط وحزام ناقل إلى تصاميمه، وأصبح يمتلك الآن مجموعة كاملة من آلات مناولة المواد لكل تكوين ممكن تقريبًا. ^{[ ٢٧ ]} في عام ١٧٩٠، انتقل إيفانز من نيوبورت إلى ويلمنجتون، وقام ببناء نموذج عملي لتصاميمه في المدينة. حظيت اختراعات إيفانز بدفعة قوية عندما قام جوزيف تاتنال، أحد كبار طحّاني الحبوب ، بتحويل طواحينه إلى نظام إيفانز، وقدّر أن هذه التغييرات وفّرت على عملياته مبلغًا كبيرًا قدره 37,000 دولار في عام واحد. وسرعان ما حذا حذوه طحّانو الحبوب المحليون، وأصبحت قرية برانديواين نموذجًا يُحتذى به في تكنولوجيا الطحن التي ابتكرها إيفانز. ^{[ 28 ]} بعد ما يقرب من عقد من الزمان، اقتنع طحّانو برانديواين أخيرًا، وفي غضون فترة وجيزة، بدأت الطواحين الآلية بالانتشار على طول الساحل الشرقي . ^{[ 29 ]} في عام 1790، مع صدور قانون براءات الاختراع الفيدرالي ، تقدّم إيفانز على الفور بطلب لحماية تصاميمه للطحن، وحصل على براءة الاختراع الأمريكية الثالثة، حيث قام كل من وزير الخارجية توماس جيفرسون ، ووزير الحرب هنري نوكس ، والمدعي العام إدموند راندولف بفحص طلبه والموافقة عليه شخصيًا . ^{[ 30 ]}

بعد أن حصل إيفانز على حماية براءات الاختراع لتصاميمه واعتمادها على نطاق واسع من قبل طحّاني برانديواين، وجّه اهتمامه الآن إلى خارج ديلاوير. سافر شقيقه جوزيف على نطاق واسع للترويج لعمل إيفانز، ووفقًا لبعض المصادر، بحلول عام 1792، كان أكثر من مئة مطحنة تعمل بآلات إيفانز. ^{[ 31 ]} عندما زار جورج واشنطن جوزيف تاتنال عام 1790 ليشكره على الدقيق الذي وفّره لإطعام الجيش القاري خلال حرب الاستقلال ، رأى تقنية إيفانز تعمل في مطاحن قرية برانديواين، وقد أعجب بها لدرجة أنه أمر بتحويل مطحنته الخاصة في ماونت فيرنون إلى نظام إيفانز عام 1791، وأشرف على إتمام ذلك أشقاء إيفانز. ^{[ 32 ]} في عام 1793، باع إيفانز حصته في مطحنة ريد كلاي كريك وانتقل مع عائلته من ويلمنجتون إلى فيلادلفيا، حيث افتتح متجرًا لمستلزمات الطحن. ^{[ 33 ]}

مع ذلك، طغى الكتابة على سنواته الأولى في فيلادلفيا. في البداية، كان إيفانز ينوي كتابة كتيب لمساعدة أصحاب المطاحن في بناء آلات الطحن، بالإضافة إلى الترويج لتصاميمه الآلية. إلا أن إيفانز انغمس في المشروع لدرجة أنه كرّس سنوات عديدة لكتابة كتاب شامل عن تكنولوجيا الطحن، تضمن فصولًا مطولة عن المبادئ الأساسية للفيزياء والهيدروليكا والميكانيكا ؛ حتى أنه أهمل أحيانًا استقرار عائلته المالي لإتمامه. ^{[ 34 ]} تألف كتاب "دليل صانع المطاحن الشاب" عند صدوره من خمسة أجزاء: "مبادئ الميكانيكا والهيدروليكا"، و"أنواع المطاحن المختلفة"، و"وصف لتحسينات المؤلف"، و"حول تحويل الحبوب إلى دقيق"، و"خطط إليكوت لبناء المطاحن"، وملحق مطول فصّل فيه إيفانز أفكارًا مختلفة لاختراعات أخرى، مثل نظام التدفئة المركزية بالهواء الساخن . ساهم توماس إليكوت، الذي كانت عائلته من أوائل من تبنوا تصاميم إيفانز في بالتيمور، بقسمٍ عن بناء الطواحين. استند جزء كبير من العمل النظري للكتاب إلى دراسات علمية سابقة حول المبادئ الميكانيكية. ومع ذلك، أصرّ إيفانز على أن تتوافق الأقسام النظرية مع الملاحظات الواردة في الأقسام العملية، ولذا كان يُراجع النظريات القائمة باستمرار لتتوافق مع التجارب التي أجراها والملاحظات التي دوّنها. على سبيل المثال، وجد أن ما كُتب عن المبادئ الميكانيكية النظرية لعجلات المياه لا يتطابق مع ما استطاع تطبيقه عمليًا، فقام بمراجعتها بناءً على الملاحظة لتكوين "نظرية صحيحة"، وخلص إلى أنه "لا تتفق النظريات القديمة ولا الجديدة مع الممارسة، لذلك يجب أن نشك في أنها مبنية على خطأ. ولكن إذا استمرت النظرية الصحيحة، كما أسميها، في التوافق مع الممارسة، فلا داعي لأن يهتم الممارس بما بُنيت عليه." ^{[ 35 ]}

تصدّر جورج واشنطن وتوماس جيفرسون وإدموند راندولف قائمة مشتركي الدليل عند صدور الطبعة الأولى عام 1795. ^{[ 36 ]} لاقى الكتاب رواجًا كبيرًا، وظلّ مرجعًا أساسيًا لأصحاب المطاحن لأكثر من نصف قرن، حيث خضع لعدة تنقيحات وصدرت منه خمس عشرة طبعة مطبوعة بين عامي 1795 و1860. استندت شعبية الكتاب إلى شروحاته العملية المفصلة لتصميم وبناء المطاحن، وباعتباره الدليل الرئيسي للطحن في أمريكا، لم يُستبدل إلا بعد الحرب الأهلية . ^{[ 37 ]}

بعد نشر الدليل ، ركّز إيفانز على عمله كتاجر لمستلزمات الطحن، وحقق استقرارًا ماليًا من خلال ترخيص تصاميمه الحاصلة على براءات اختراع. ومع ازدياد عدد الطحانين الذين يستخدمون آلات إيفانز، بدأ استخدامها يتسارع بشكل ملحوظ بعد عام 1800، كما ازدادت ثروته الكبيرة من رسوم الترخيص. ^{[ 38 ]} في تلك السنوات، ركّز إيفانز على تنمية عملياته التجارية في فيلادلفيا، فقام بتوسيع متجره عدة مرات، وأصبح وكيلًا للواردات الإنجليزية، واستعان بحدادين لإنجاز أعمال معدنية أكثر تعقيدًا للمطاحن. وخلال ذلك، واصل إيفانز تحسين عناصر مختلفة من تصميم المطاحن، بما في ذلك تسجيل براءة اختراع لعملية جديدة لصنع أحجار الطحن ، وتطوير مطحنة لولبية لطحن جبس باريس ، الذي كان مطلوبًا بشدة في فيلادلفيا لأعمال الجص . ^{[ 39 ]} كما طوّر إيفانز وشقيقه الأصغر إيفان، بالتعاون مع الحداد توماس كلارك، جهازًا لتعبئة براميل الدقيق باستخدام قرص خشبي يعمل بواسطة ذراع مركب ومفصل زنبركي . ^{[ 40 ]}

ظهرت المحركات البخارية في الولايات المتحدة كمصدر للطاقة في أواخر القرن الثامن عشر، ونظرًا لإقامة إيفانز في ديلاوير وفيلادلفيا، فقد اطلع على نماذج مبكرة لتطبيقاتها هناك. أطلق جون فيتش أول قارب بخاري بدائي في نهر ديلاوير في أواخر ثمانينيات القرن الثامن عشر، ^{[ 41 ]} وبحلول عام 1802، كانت محطة مياه فيلادلفيا تُشغّل محركين بخاريين منخفضي الضغط لضخ المياه من نهر شويلكيل ، إلا أن هذه كانت أمثلة نادرة، إذ وُجدت معظم تطبيقات هذه التقنية الجديدة في أوروبا. ^{[ 42 ]} وقد حدث جزء كبير من تطوير الطاقة البخارية في بريطانيا العظمى، حيث كان لتوماس نيوكومن وجيمس وات دورٌ أساسي في تطويرها وتسويقها هناك وفي أماكن أخرى في أوروبا، مع تشغيل مئات الآلات هناك في تطبيقات صناعية وموفرة للعمالة بحلول عام 1800. ^{[ 43 ]}

بدأ إيفانز بالتفكير في التطبيقات المحتملة للطاقة البخارية في مجال النقل خلال فترة تدريبه المهني في ثمانينيات القرن الثامن عشر، وطوّر تصاميم أولية لعربات بخارية في تسعينيات القرن نفسه. وفي عام ١٨٠١، شرع إيفانز فعليًا في العمل على تحويل حلمه القديم بعربة بخارية إلى حقيقة، ^{[ ٤٤ ]} على الرغم من أن مهندسين بريطانيين مثل ريتشارد تريفيتيك كانوا قد بدأوا بالفعل العمل على أفكار مماثلة. وقد وضع مهندسون بخاريون آخرون، أبرزهم ويليام مردوخ ، المعاصر لوات ، خططًا لعربة تعمل بالبخار مزودة بعجلة موازنة ثقيلة ، حيث يتم تحويل الضغط مباشرة إلى طاقة دورانية . إلا أنه اتضح من خلال التجارب أن محرك البخار الدوار منخفض الضغط لن يكون قويًا بما يكفي لدفع عربة مهما كان وزنها إلى الأمام. ^{[ ٤٥ ]} ولذلك، اتجه اهتمام إيفانز إلى المحرك الترددي ، ليس فقط لأفكاره المتعلقة بالعربة البخارية، بل أيضًا للتطبيقات الصناعية. من المهم أن إيفانز أصبح، مثل تريفيتيك، من أوائل المؤيدين لمحركات البخار القوي أو محركات الضغط العالي، وهي فكرة قاومها وات ورواد البخار السابقون لفترة طويلة بسبب افتقار أمريكا لتقنيات صناعة الحديد وتشكيل المعادن اللازمة. أدرك إيفانز أن محرك البخار عالي الضغط سيكون ضروريًا لتطوير عربة بخارية، لأنه يمكن بناؤه بحجم أصغر بكثير مع توفير قدرة مماثلة أو أكبر من نظيراتها منخفضة الضغط. ^{[ 46 ]} أُجريت بعض التجارب على محركات البخار عالية الضغط في أوروبا، وأبرزها " الشيطان النافث " لتريفيتيك عام 1801، وعربة لندن البخارية التي صممها لاحقًا عام 1803، والتي تجاوزت براءة اختراع وات للمكثف ببساطة عن طريق إزالته. مع ذلك، كان الخوف السائد في هندسة البخار المبكرة هو عدم قدرة أي غلاية على احتواء البخار عالي الضغط بأمان. ^{[ 47 ]} على سبيل المثال، أراد وات سجن تريفيتيك بسبب الخطر الذي تُشكّله محركاته عالية الضغط. تجاهل إيفانز العيوب المحتملة، وطوّر تصاميم مختلفة مماثلة لمحركات تعمل بضغط عالٍ مع الاستغناء عن مكثف وات. كما تضمنت تصاميمه عارضةً مسننة ، وأسطوانةً مزدوجة الفعل، وأربعة صمامات بخارية ، تشبه إلى حد كبير تصاميم تريفيتيك. وكان كل صمام يُشغّل بشكل مستقل بواسطة إحدى الكامات الأربع . وكانت النتيجة محرك بخاري عالي الضغط يتمتع بنسبة قدرة إلى وزن أعلى من محركات نيوكومن، مما جعله في مصاف محركات المهندسين الآخرين في سعيهم لجعل القاطرات والسفن البخارية عملية.^{[ 48 ]} ​​كانت هذه المحركات أبسط ميكانيكيًا من المحركات المكثفة، مما جعلها أقل تكلفة في البناء والصيانة، ولم تكن تتطلب كميات كبيرة من الماء المكثف. هذه الميزات جعلت المحركات مناسبة تمامًا لمجموعة متنوعة من التطبيقات الصناعية. ^{[ 49 ]}

كما هو الحال مع الطاحونة الآلية، تعرضت أفكار إيفانز لانتقادات لاذعة من قبل مهندسين آخرين، ولا سيما بعض أعضاء مجتمع الهندسة في فيلادلفيا، بمن فيهم المهندس المؤثر بنيامين لاتروب . ^{[ 50 ]} وقد صادف أن المهندس الكورنيشي ريتشارد تريفيتيك كان قد طور سابقًا أفكارًا مماثلة تقريبًا لصالح محركات الضغط العالي، وبدأ في تجربة هذه الأفكار في تطوير أولى القاطرات ، ولكن يُفترض أن إيفانز لم يكن على دراية بعمل تريفيتيك. ^{[ ج ]}

أثبت بناء تصاميمه صعوبةً أكبر بكثير مما تصوره إيفانز في البداية؛ فمع وجود ستة محركات بخارية عاملة فقط في الولايات المتحدة آنذاك، وعدد قليل من ورش العمل ذات الخبرة في صناعتها، استغرق إيفانز عامين كاملين وإنفاق معظم مدخراته لإنتاج نموذج عملي لعرضه على الجمهور عام ١٨٠٣. ^{[ ٥٢ ]} كان هذا المحرك الأول يعمل بأسطوانة مزدوجة الفعل قطرها ست بوصات، وطول شوط مكبسها ثماني عشرة بوصة. ^{[ ٥٣ ]} صُنعت العديد من المكونات، مثل دولاب الموازنة والوصلة ، من الخشب لتبسيط عملية التصنيع. أما المرجل، الذي كان تصميمه الهندسي بالغ الأهمية لتشغيل المحرك بأمان، فكان يتألف من غلاف نحاسي كبير مُغلّف بالخشب وحلقات من الحديد الزهر لاحتواء الضغط. ^{[ ٥٤ ]} بلغت قدرة الآلة حوالي خمسة أحصنة. كانت هذه القدرة متواضعة وفقًا لمعايير ذلك الوقت، إذ كان محرك الضغط المنخفض لمحطة المياه المجاورة يُنتج حوالي اثني عشر حصانًا . لكن محركه البخاري كان مجرد جزء صغير من حجم الآلات الموجودة مسبقًا - فقد كانت آلة محطة المياه أكبر بأكثر من خمسة وعشرين ضعفًا في الحجم. ^{[ 53 ]} كشف إيفانز عن محركه في متجره وشغله في سحق الجبس ، والأكثر إثارة، في نشر ألواح الرخام . ^{[ 55 ]} أثمرت هذه البراعة في العرض، وتوافد الآلاف لمشاهدة الآلة وهي تعمل، بينما أعلنت صحيفة أورورا في فيلادلفيا "بداية عهد جديد في تاريخ المحرك البخاري ". ^{[ 56 ]}

أوروكتور أمفيبولوس

حصل إيفانز على براءة اختراع لمحركه البخاري الجديد عام ١٨٠٤، وبدأ البحث عن تطبيقات تجارية له. كان أول مقترحاته لشركة لانكستر تيرنبايك ، حيث اقترح بناء عربة بخارية قادرة على نقل ١٠٠ برميل من الدقيق بين فيلادلفيا ولانكستر في يومين، وهو ما قد يزيد الأرباح بشكل كبير مقارنةً بالعربات التي تجرها خمسة خيول، والتي تستغرق الرحلة معها ثلاثة أيام. صرّح إيفانز في مقترحه قائلاً: "لا شك لديّ في أن محركاتي ستدفع القوارب عكس تيار نهر المسيسيبي، والعربات على الطرق السريعة بربح كبير." ^{[ ٥٧} ] ونظرًا لعدم تأكد الشركة من موثوقية التكنولوجيا وتكلفتها، رُفض المقترح ^{. [ ٥٨ ]}

على الرغم من هذه النكسة، وجد إيفانز عميلاً في غضون عام. كان مجلس الصحة في فيلادلفيا مهتمًا بمشكلة تجريف وتنظيف أحواض بناء السفن في المدينة وإزالة الكثبان الرملية ؛ وفي عام 1805، أقنعهم إيفانز بالتعاقد معه لتطوير جرافة تعمل بالبخار. وكانت النتيجة " أوروكتور أمفيبولوس" ، أو "الحفارة البرمائية". تتكون المركبة من صندل مسطح القاع مزود بسلاسل دلو لرفع الطين وخطافات لإزالة العصي والحجارة وغيرها من العوائق. ويتم توفير الطاقة لمعدات التجريف والدفع بواسطة محرك إيفانز عالي الضغط. ^{[ 59 ]} وكانت النتيجة النهائية مركبة يبلغ طولها حوالي ثلاثين قدمًا وعرضها اثني عشر قدمًا ووزنها حوالي سبعة عشر طنًا. لنقل هذا الهيكل الضخم إلى الواجهة البحرية، ولإثبات إيمانه الراسخ بإمكانية النقل البري بالبخار، قام إيفانز بتركيب الهيكل على أربع عجلات (مرتين، حيث انهارت المجموعة الأولى تحت وطأة الوزن) ووصل المحرك بها ليقود مركبة "أوروكتور" من ورشته عبر شوارع فيلادلفيا في طريقها إلى نهر شويلكيل في 13 يوليو 1805. ^{[ 60 ]} يُعتقد أن "أوروكتور أمفيبولوس" كانت أول سيارة في الولايات المتحدة، وأول مركبة برمائية آلية في العالم. ^{[ 61 ] [ 62 ]} مع ذلك، لم يبقَ سوى القليل من الروايات المعاصرة عن هذه المركبة، كما أن ميل إيفانز إلى المبالغة في وصف نجاحها في سجلاته يجعل التحقق من أدائها أمرًا صعبًا. على الرغم من أن إيفانز نفسه ادعى أن المركبة سارت بنجاح حول فيلادلفيا (وتجاوزت محطة مياه منافسه السابق بنيامين لاتروب) قبل أن تنطلق في النهر وتجدف بسرعة إلى ميناء فيلادلفيا ، إلا أن وزنها الكبير يجعل الدفع البري، بالاعتماد على سعة محركها المحدودة ونظام نقل الحركة المُرتجل، أمرًا غير مرجح لمسافة طويلة. ^{[ 63 ]} وبالمثل، من غير المعروف مدى كفاءة "أوروكتور" كسفينة بخارية، إن وُجدت أصلاً، وتختلف ادعاءات إيفانز في هذا الشأن اختلافًا كبيرًا على مر السنين. ومع ذلك، من المعروف أن الاختراع أثبت عدم فعاليته في غرضه المعلن كجرافة، وتم تفكيكه لاستخدام أجزائه من قبل مجلس الصحة عام 1808. ^{[ 63 ]} ومع ذلك، لم تكن أفكار إيفانز عن العربات البخارية حلمًا مستحيلاً. ^{[ 64 ]}واصل إيفانز الترويج للفكرة. ففي عام 1812، نشر وصفًا مستقبليًا لعالم متصل بشبكة من خطوط الشحن وسكك الحديد وقاطرات البخار، واصفًا بدقة ما سيحدث في المستقبل، قبل وقت طويل من إمكانية تحقيق أي من هذه الإمكانيات.

"سيأتي الوقت الذي سيسافر فيه الناس على مراحل بواسطة محركات بخارية، من مدينة إلى أخرى، بسرعة تقارب سرعة طيران الطيور، خمسة عشر أو عشرين ميلاً في الساعة" ^{[ 65 ]}

قامت شركة بروم الإيطالية المتخصصة في صناعة نماذج السيارات بصنع نموذج مصغر بمقياس 1/43 لهذه العربة البخارية في مجموعتهاسلسلة "أولد فاير" ، وهي سلسلة تضم 8 نماذج لمركبات بخارية مبكرة هامة. توقف إنتاجها. تصميمها بسيط إلى حد ما، لكنها تبدو تمثيلاً دقيقاً للأصل استناداً إلى صور النموذج الأصلي المتوفرة على الإنترنت. تُعد هذه السلسلة نموذجاً نادراً لمركبة من تلك الفترة.

دليل مهندس البخار

كان إيفانز كثيرًا ما يتشاجر مع زملائه المخترعين والمهندسين حول تكنولوجيا البخار في منتصف القرن التاسع عشر. ^{[ 66 ]} وقد أدى إحباطه المتزايد إلى نشره المبكر لما كان يأمل أن يكون بمثابة دليله السابق لأصحاب المطاحن، والذي حمل عنوانًا ساخرًا: " إجهاض دليل مهندس البخار الشاب" . كان "دليل مهندس البخار" أقصر بكثير من كتابه الأول وأقل تنظيمًا في منهجه. خُصص ثلث الكتاب لجدال مستمر بين إيفانز وجون ستيفنز (مهندس بخار بارز آخر في ذلك الوقت)، والذي نُشر معظمه سابقًا في مجلة "المستودع الطبي" ، وأضاف إليه إيفانز انتقادات إضافية لحجج ستيفنز. ^{[ 67 ]} يختتم إيفانز كتابه بالتخلي عن الاختراع وأي عمل إضافي على تصاميمه، متذمرًا من جحود الجمهور وعدم جدوى المسعى، على الرغم من أن هذا سيثبت أنه مجرد واحد من العديد من هذه الادعاءات التي أدلى بها إيفانز على مدار السنوات اللاحقة. ^{[ 68 ]} على الرغم من ذلك، أثبت دليل مهندس البخار أنه عمل شائع، وإن لم يكن بنفس نطاق دليله عن الطحن، إلا أنه كان أول كتاب في الولايات المتحدة يجعل أفكار وتقنيات هندسة البخار في متناول أي شخص. ^{[ 69 ]}

يبدأ الكتاب بمناقشة تمهيدية لمبادئ محركات البخار والمبادئ الفيزيائية ذات الصلة، بالإضافة إلى تصاميم لمحرك إيفانز البخاري عالي الضغط، والغلايات، والمطاحن اللولبية، وغيرها. ^{[ 70 ]} وقد طوّر إيفانز مجموعة أدوات وجداول مماثلة لمهندسي البخار المحتملين كما فعل مع أصحاب المطاحن المحتملين، مثل جداول تُفصّل تحمل المعادن المختلفة للحرارة والضغط، وتعليمات لتجميع المكونات الأساسية لنظام يعمل بالبخار، ومخططات للمكونات المفيدة كالصمامات والغلايات. كما استخدم إيفانز الكتاب لتبرير سلامة محركات البخار عالية الضغط إذا تم بناؤها بشكل صحيح، على الرغم من أنه كان قد شهد بنفسه عدة انفجارات للغلايات في ورشته في ذلك الوقت. ^{[ 71 ]} ومع ذلك، لم يكن علم الديناميكا الحرارية مفهومًا بشكل كافٍ في عصره. ولذلك، كانت العديد من حجج إيفانز النظرية، بما في ذلك "المبدأ العام" للبخار الذي طوره لتوجيه النمذجة الرياضية للضغط والوقود في محركات البخار، معيبة بشكل كبير. على الرغم من نجاح إيفانز الكبير في تطوير محركات البخار عالية الضغط (وانتشرت تصاميمه على نطاق واسع)، إلا أن فهمه النظري لها كان محدودًا، ولم يكن قادرًا عمومًا على التنبؤ بدقة بمدخلات ومخرجات آلاته. ^{[ 72 ]} كما تناول الدليل نطاقًا أوسع بكثير من المواضيع التي تهم إيفانز، بما في ذلك مجموعة من اختراعات الآخرين التي اعتبرها جديرة بالنشر على نطاق أوسع، مثل قاطعة القش ومكبس الدقيق اللذين طورهما شقيقه إيفان، وكاشطة وجرافة تجرها الخيول اخترعها جيرشوم جونسون. ^{[ 73 ]} واستغل إيفانز هذه الفرصة أيضًا لتشجيع الحكومة على رعاية البحوث.

"لو أن الحكومة، على حساب عدم اليقين، وظفت أشخاصًا بارعين في كل فن وعلم، لإجراء كل تجربة بعناية قد تؤدي إلى توسيع معرفتنا بالمبادئ، وتسجيل التجارب والنتائج بدقة حتى يمكن الاعتماد عليها بالكامل، وترك القراء لاستخلاص استنتاجاتهم الخاصة، لكان إنفاق المال في محله؛ لأنه سيساهم بشكل كبير في تقدم التحسين في الفنون والعلوم." ^{[ 74 ]}

انبثق هذا الاقتراح من ملاحظة أن العديد من المهندسين يعتمدون على المبادئ الأساسية للفيزياء والميكانيكا لتوجيه عملهم، ومع ذلك، غالبًا ما يتطلب ذلك من المخترعين والمهندسين أن يصبحوا علماء أيضًا للحصول على بيانات تجريبية، وهو أمر نادرًا ما كانوا مؤهلين أو يملكون الموارد اللازمة للقيام به. ونظرًا لقلة التمويل الحكومي لمثل هذا البحث، حاول إيفانز أيضًا إنشاء ما أسماه "شركة التجارب" في أعقاب كتاب " دليل مهندس البخار "، والذي كان من المفترض أن يكون اتحادًا بحثيًا خاصًا لإجراء تجارب موثوقة وجمع البيانات لصالح الأعضاء المشتركين. ^{[ 61 ]} فشل المشروع، ولم يتمكن إيفانز من العثور على مساهمين يدفعون رسومًا لإطلاقه، ربما بسبب التزام إيفانز بالمشروع الجديد لتطوير عربة بخارية من تصميمه الخاص. ^{[ 75 ]} تأسس معهد فرانكلين في فيلادلفيا بعد بضع سنوات من وفاة إيفانز على مبادئ مماثلة. ^{[ 76 ]}

بعد أن أتقن إيفانز، في رأيه، العديد من أفكاره وتصاميمه لمحركات البخار، وجّه اهتمامه مجددًا إلى التسويق التجاري لاختراعاته. كانت محركاته البخارية الأولى قد بُنيت بشكل مؤقت، غالبًا باستخدام أدوات وعمال مرتجلين، واعتمد بشكل كبير على الحدادين وورش تشكيل المعادن الأخرى في فيلادلفيا، الذين لم تكن لديهم خبرة تُذكر في أعمال المعادن الدقيقة اللازمة لبناء محركات البخار. ^{[ 80 ]} وعلى وجه الخصوص، أدرك إيفانز سريعًا أنه على عكس آلات طحن الخشب والجلود التي كان يصنعها، سيحتاج إلى مهارات متخصصة وأدوات دقيقة ومسبك كبير لبناء آلات البخار على نطاق تجاري. لذا، أنشأ إيفانز مصنع مارس على مساحة واسعة تقع على بُعد بضعة مبانٍ شمال متجره في فيلادلفيا. ^{[ 81 ]} ويُعتقد أن اختيار الاسم، نسبةً إلى إله الحرب الروماني ، كان طموحًا وتحديًا لمسبك سوهو بالقرب من برمنغهام في المملكة المتحدة، المشهور ببناء محركات وات وبولتون . ^{[ 82 ] [ 83 ]} في الواقع، كانت مصانع مارس بعد اكتمالها واحدة من أكبر وأفضل المصانع تجهيزًا من نوعها في الولايات المتحدة - فبحسب الروايات المعاصرة، كانت تضم مسبكًا كبيرًا، وورشة لصناعة القوالب ، وورش حدادة، وورشة لصناعة أحجار الطحن، ومصنعًا لمحركات البخار، ومحرك بخاري ضخم خاص بها لطحن المواد وتشكيل الحديد المطاوع . وبأكثر من خمسة وثلاثين موظفًا، أنتجت مصانع مارس مجموعة واسعة من المنتجات، بدءًا من محركات البخار العاملة وصولًا إلى تجهيزات الحديد الزهر ، بالإضافة إلى آلات الطحن والزراعة لعملاء إيفانز الزراعيين الراسخين آنذاك. ^{[ 84 ]} لم تكن طلبات محركات البخار وحدها كافية لتغطية تكاليف العمل الباهظة؛ ولذلك اكتسبت المصانع خبرة واسعة في إنتاج جميع أنواع الآلات الثقيلة، مما ساهم في بروز فيلادلفيا كمركز رائد لمثل هذه الأعمال في القرن التاسع عشر. ^{[ 85 ]} بل إن المصانع تلقت طلبات عسكرية، حيث قامت بصب مدافع بحرية خلال حرب 1812 . ^{[ 86 ]} أثبت إيفانز أيضًا براعته في ابتكار حلول الطاقة البخارية لعملائه. ففي إحدى الحالات، عندما كُلّفت شركة مارس ووركس ببناء محركات لمصانع معالجة الصوف في ميدلتاون، كونيتيكت ، صمّم إيفانز شبكة من الأنابيب المصاحبة مع مشعات لتسخين المصنع بعادم المحرك. ^{[ 87 ]}

على الرغم من عدم وجود سجلات لتصاميم محركات البخار الأولى التي أنتجتها شركة مارس ووركس، إلا أن أشهر تصميم لمحرك إيفانز ظهر حوالي عام 1812. سُمي هذا المحرك "المحرك الكولومبي" كبادرة وطنية، وقد أثبت أنه التصميم الأكثر تطورًا ونجاحًا لمحركات البخار التي ابتكرها إيفانز، حيث وظّف خبرته الواسعة في تصميم وبناء محركات البخار عالية الضغط. ^{[ 88 ]} سمح هذا المحرك، ذو التوجيه الأفقي، لعمود المرفق وقضيب المكبس بالعمل معًا بشكل وثيق عند أحد طرفي الآلة، مما قلل الحاجة إلى عارضة عمل ثقيلة كتلك المطلوبة في المحركات التقليدية. وقد حُفظ قضيب المكبس نفسه في خط مستقيم بفضل نوع جديد من الوصلات ، حيث وجّهت مجموعتان من القضبان المحورية حركات قضيب العمل. لا تزال هذه الوصلة تُعرف باسم وصلة إيفانز ذات الخط المستقيم، على الرغم من استبدالها في غضون بضع سنوات بآليات خط مستقيم أكثر دقة . ^{[ 89 ]} كما مثّل المحرك الكولومبي ذروة تطور محركات البخار من نوع "الجرادة" . شهدت التصاميم المُحسّنة، مثل محرك كولومبيان، انتشارًا واسعًا لنمط "الجرادة" واستخدامه على نطاق واسع في تطبيقات متنوعة. ^{[ 90 ]} في عام 1813، قرر إضافة مُكثّف إلى تصميم محرك كولومبيان . وقد خفّض هذا بشكل كبير تكلفة تشغيل المحرك، وفي هذه المرحلة، أصبحت محركاته بنفس كفاءة وقوة محركات وات-بولتون منخفضة الضغط، ولكنها أرخص بكثير في التصنيع وأصغر حجمًا. ^{[ 91 ]} في غضون عام، كان 27 محركًا من طراز كولومبيان قيد التشغيل أو الإنشاء في تطبيقات تتراوح من نشر الأخشاب وطحن الحبوب إلى صناعة الورق والأسلاك والصوف. ^{[ 92 ]}

شركة بيتسبرغ لمحركات البخار

مع ازدياد شهرة شركة مارس ووركس، ازداد الطلب على منتجاتها. وبعد بضع سنوات، بدأت الشركة بتصدير محركاتها إلى المناطق الداخلية. وكان جورج، ابن أوليفر إيفانز، أول من طلب هذه المحركات، إذ انتقل إلى بيتسبرغ عام ١٨٠٩ لإدارة مطحنة بيتسبرغ البخارية للدقيق. حقق جورج والمطحنة نجاحًا باهرًا، مما أثار اهتمامًا كبيرًا بمحركات إيفانز في جميع أنحاء المناطق الداخلية. ^{[ ٩٣ ]} إلا أن تصدير المحركات إلى غرب بنسلفانيا أو كنتاكي أو أوهايو كان أمرًا صعبًا ومكلفًا من الناحية اللوجستية. في عام ١٨١١، أسس إيفانز وجورج، بالإضافة إلى لوثر ستيفنز، وهو طاحون بخاري ومهندس ناجح آخر، شركة بيتسبرغ للمحركات البخارية ، التي أنتجت، إلى جانب المحركات، الآلات الثقيلة والمسبوكات في بيتسبرغ، بنسلفانيا ، على غرار شركة مارس ووركس . ^{[ 94 ] [ 82 ]} مع ارتفاع الطلب على المنتجات الصناعية وانخفاض القدرة الصناعية نسبياً، أضافت مصانع بيتسبرغ إلى مجموعتها القدرة على إنتاج المشغولات النحاسية ، فضلاً عن إنتاج منتجات أدق للاستخدامات المنزلية مثل المفصلات والتجهيزات. ^{[ 87 ]}

كان لموقع مصنع بيتسبرغ في حوض نهر المسيسيبي أهمية بالغة في تطوير محركات البخار عالية الضغط لاستخدامها في السفن البخارية، وبدأت الشركة الجديدة بالترويج لمحركاتها في النقل النهري. لطالما آمن إيفانز بأهمية استخدام محركات البخار للأغراض البحرية. وقد ذكر في كتابه الصادر عام 1805 ما يلي:

"لقد كان الملاحة في نهر المسيسيبي بواسطة المحركات البخارية، وفقًا للمبادئ التي تم وضعها هنا، موضوعًا مفضلًا للمؤلف لسنوات عديدة، ومن بين أعز أماني قلبه" ^{[ 95 ]}

كان إيفانز على معرفة طويلة بجون فيتش ، أول من بنى سفينة بخارية في الولايات المتحدة، وقد عمل الاثنان معًا في مشاريع بخارية. ^{[ 96 ]} كانت سفينة "أوروكتور أمفيبولوس" محاولة إيفانز الوحيدة لبناء سفينة بخارية خاصة به تعمل بمحرك عالي الضغط، وكان إيفانز نفسه غالبًا ما يُبدي غموضًا في تقييم قدراتها. مع ذلك، حقق روبرت فولتون نجاحًا مع سفينة "نورث ريفر ستيمبوت" على نهر هدسون عام 1807، ومنذ ذلك الحين أصبحت السفن البخارية واقعًا ملموسًا. على الرغم من استخدامه لمحركات منخفضة الضغط، فقد تواصل فولتون مع إيفانز عام 1812 بشأن إمكانية استخدام محركات إيفانز، إلا أن تلك المراسلات لم تُفضِ إلى تنفيذ أي من تصاميم إيفانز لسفن فولتون البخارية. ^{[ 97 ]} كان نهر المسيسيبي وروافده يشهدان تيارات أقوى بكثير من نظيراتها الشرقية، وكانت السفن البخارية منخفضة الضغط تفتقر إلى القوة اللازمة لمواجهة هذه التيارات. كانت سفينة "إنتربرايز" أول سفينة بخارية عملية تبحر في هذه الأنهار، وقد استخدم مصممها دانيال فرينش محركًا معدلًا من تصميم إيفانز لهذا الغرض. أصبحت محركات الضغط العالي هي المعيار في نهر المسيسيبي، على الرغم من أن عددًا قليلًا نسبيًا منها تم بناؤه فعليًا في مصانع بيتسبرغ، نظرًا لأن براءة اختراع إيفانز لمحركات الضغط العالي لم تكن مطبقة على نطاق واسع، كما تم افتتاح العديد من ورش المحركات الأخرى على نهر المسيسيبي التي قامت بتعديل تصاميم إيفانز بحرية لأغراضها الخاصة. ^{[ 98 ] [ 99 ]}

من الأمثلة البارزة على السفن البخارية النهرية التي بنتها شركة بيتسبرغ ومارس ووركس: فرانكلين ، وإيتنا، وبنسلفانيا . أما سفينة أخرى، سُميت أوليفر إيفانز ، ثم أعاد مالكوها تسميتها لاحقًا إلى كونستيتيوشن ، فقد فُقدت مع طاقمها المكون من أحد عشر فردًا عندما انفجر غلايتها بالقرب من بوينت كوبي، لويزيانا . ^{[ 100 ]} شعر إيفانز بحزن شديد إزاء هذا النبأ، على الرغم من دفاعه عن سلامة محركات الضغط العالي، مشيرًا إلى أن أي انفجارات تُعد حوادث نادرة للغاية. ^{[ 101 ]}

معارك براءات الاختراع

خاض إيفانز معارك عديدة لحماية ملكيته الفكرية طوال مسيرته المهنية، لكنه سعى وراء هذه القضية بإصرار أكبر في سنواته الأخيرة. وكانت براءات اختراعه الأولى والأكثر نجاحًا في مجال طحن الدقيق هي الأكثر صعوبة في الدفاع عنها، وقد كان لمعارك إيفانز أثر بالغ في وضع سوابق قانونية في مجال قانون براءات الاختراع الفيدرالي الذي تم إنشاؤه حديثًا. انتهت صلاحية براءة اختراعه الأصلية لطاحونة الدقيق الآلية في يناير 1805، لكن إيفانز اعتقد أن مدة براءة الاختراع البالغة أربعة عشر عامًا قصيرة جدًا، فتقدم بطلب إلى الكونغرس لتمديدها . ^{[ 102 ]} في يناير 1808، تم إقرار قانون إغاثة أوليفر إيفانز ووقعه الرئيس جيفرسون، الذي كان معجبًا بعمل إيفانز منذ فترة طويلة. اتخذ القانون خطوة استثنائية بإحياء براءة اختراع إيفانز المنتهية الصلاحية ومنحها مدة أربعة عشر عامًا أخرى - كان إيفانز سعيدًا بذلك، لكن هذه الخطوة أثبتت أنها إشكالية للغاية، لا سيما بالنسبة لأولئك الذين قاموا بتطبيق تصميمات إيفانز في فترة السنوات الثلاث الفاصلة بين مدة براءة الاختراع، حيث انتظر العديد من أصحاب المطاحن انتهاء صلاحية براءة اختراع إيفانز قبل تحديث مطاحنهم. ^{[ 103 ]}

بدأ إيفانز ووكلاؤه بجمع العائدات بقوة من مستخدمي تصاميمه. علاوة على ذلك، رفع إيفانز رسوم ترخيص استخدام تقنيته الحاصلة على براءة اختراع بشكل كبير، مما أثار دعاوى ابتزاز من أولئك الذين طُلب منهم الدفع، وانتهى الأمر بالعديد من القضايا في المحاكم. ^{[ 104 ]} كان قانون عام 1808 قد عوض أولئك الذين تبنوا تقنيات إيفانز من عام 1805 إلى عام 1808، لكنه لم يحدد ما إذا كان هذا التعويض دائمًا (كما ادعى المدعى عليهم) أو ما إذا كان يقتصر على السنوات الثلاث المعنية فقط (كما ادعى إيفانز). ^{[ 105 ]} في هذه المرحلة من حياته، كان إيفانز قد اكتسب سمعة سيئة في أوساط مجتمع الطحن، وقد أدى سعيه الحثيث، والذي غالبًا ما كان تافهًا، وراء حقوق براءات الاختراع إلى زيادة المقاومة. شككت العديد من القضايا القانونية الكبرى في دستورية القوانين التي تمدد براءات الاختراع الخاصة بهذه الطريقة، لكن إيفانز انتصر في النهاية في كل قضية. ^{[ 106 ]}

بدأت أشرس معركة قانونية عام 1809. رفع إيفانز دعوى قضائية ضد صموئيل روبنسون، وهو طحان بالقرب من بالتيمور كان يستخدم تحسينات إيفانز دون ترخيص لإنتاج كمية ضئيلة جدًا من الدقيق، مطالبًا بتعويضات قدرها 2500 دولار. اعتبر الكثيرون هذا المبلغ باهظًا وغير مبرر، وأثارت تصرفات إيفانز غضب مجتمع بالتيمور ضده، وعندما نُظرت القضية أخيرًا عام 1812، حضر العديد من الأشخاص لدعم المدعى عليه. ^{[ 107 ]} قدم منتقدو إيفانز أدلة وشهودًا في المحاكمة للتأكيد على أن إيفانز لم يخترع في الواقع الكثير مما تحميه براءات اختراعه. على الرغم من أن آلة التغذية بالخرطوم كانت بلا شك أصلية، إلا أن استخدام سلاسل الدلاء والبراغي الأرخميدية كان مستخدمًا منذ العصور القديمة، ولم يقم إيفانز إلا بتعديل بعض خصائصها وتكييفها للاستخدام في سياق الطحن. أدلى توماس جيفرسون، المتقاعد حاليًا، برأيه في النقاش من خلال رسائل وجهها إلى إيفانز ومنتقديه، متسائلًا عن فلسفة قانون براءات الاختراع وما يُعرّف "الاختراع" و"الآلة" تعريفًا دقيقًا (وإلى حد ما عن صحة ادعاءاته)، لكنه دافع في النهاية عن غاية قانون براءات الاختراع، وهي تحفيز الابتكار من خلال مكافأة المخترعين على تطويرهم ومشاركة التكنولوجيا الجديدة. وأشار جيفرسون إلى أنه على الرغم من أن تصاميم إيفانز كانت عبارة عن أجهزة موجودة منذ زمن طويل، إلا أن الجميع كان بإمكانهم الوصول إليها، ومع ذلك كان إيفانز الوحيد الذي فكر في تعديلها واستخدامها معًا لبناء مطحنة أوتوماتيكية. ^{[ 108 ]} في النهاية، حكمت هيئة المحلفين لصالح إيفانز، لكنه كان نصرًا باهظ الثمن، إذ تسبب إيفانز في إبعاد معظم العاملين في مجال الطحن، وخفض في نهاية المطاف مطالبته ضد روبنسون إلى 1000 دولار. ^{[ 109 ]} ردًا على ذلك، قدّم إسحاق ماكفرسون، أحد أبرز منتقدي إيفانز، مذكرةً إلى الكونغرس في أعقاب المحاكمة بعنوان " مذكرة إلى الكونغرس من مواطنين متنوعين في الولايات المتحدة، يطلبون فيها الإغاثة من العمليات القمعية لبراءة اختراع أوليفر إيفانز" ، ^{[ 110 ]} ساعيًا إلى الحد من التعويض الذي يمكن أن يطالب به إيفانز مقابل استخدام براءة اختراعه أو إلى إلغاء الكونغرس لها بالكامل. ورغم أن مجلس الشيوخ صاغ مشروع قانون من شأنه أن يُلغي بعض حقوق إيفانز في براءة الاختراع، إلا أنه لم يُقر، واستمر إيفانز في السعي الحثيث للحصول على رسوم براءة اختراعه. ^{[ 111 ]} ولم تُعالج العديد من هذه القضايا، بما في ذلك ما يُعتبر أصالةً في سياق براءة الاختراع، إلا مع صدور قانون براءات الاختراع لعام 1836. ^{[ 112 ]}

على الرغم من أن إيفانز كان يعاني دائمًا من نوبات اكتئاب، ومن مرارة تجاه من شعر أنهم لا يقدرون اختراعاته، إلا أن هذه المشاعر بلغت ذروتها في سنواته الأخيرة. خلال إحدى معاركه القانونية العديدة عام ١٨٠٩، أثارت تعليقات القاضي غضبًا شديدًا لدى إيفانز، ما دفعه إلى إحراق العديد من المخططات والأوراق المتعلقة باختراعاته، السابقة منها والمستقبلية. صرّح إيفانز حينها أن الاختراع لم يجلب له سوى الحزن وخيبة الأمل وعدم التقدير، وكرّس نفسه للأعمال التجارية وجمع التبرعات من أجل عائلته. ^{[ ١١٣ ]} في النهاية، لا يمثل ما أُحرق سوى جزء صغير مما تبقى من إيفانز، وقد استمر اهتمامه بالاختراع، لكن نبرة حياة إيفانز الأخيرة كانت بلا شك نبرة عداء وخيبة أمل. ^{[ ١١٤ ]}

انسحب إيفانز تدريجيًا من إدارة ورشاته، وتولى ابنه جورج إدارة العمليات في بيتسبرغ، وكذلك فعل صهراه جيمس راش وجون مولنبرغ في فيلادلفيا. أصبحت شركة مارس ووركس كيانًا راسخًا آنذاك، وحصلت على تكليفات مرموقة مثل توريد محركات دار سك العملة في فيلادلفيا عام 1816. ^{[ 115 ]} تشير السجلات إلى أن شركة مارس ووركس أنتجت أكثر من مئة محرك بخاري بحلول وقت وفاة إيفانز. ^{[ 62 ]} في فترة تقاعده، انشغل إيفانز بشكل متزايد بمتابعة حقوقه في براءات الاختراع من مستخدمي تقنيته، التي أصبحت منتشرة على نطاق واسع. وفي عام 1817، صرّح بأن وقته "مُكرّس بالكامل للدعاوى القضائية". ^{[ 116 ]} أصبح إيفانز مهووسًا إلى حد ما، واتخذ موقفًا دفاعيًا، فكتب إلى محاميه الكثيرين (بلغ عددهم في ذروة الأمر خمسة عشر محاميًا يعملون على قضاياه المختلفة في جميع أنحاء الولايات المتحدة) عمله الأخير، المعروف باسم " أوليفر إيفانز إلى محاميه: المنخرطين في الدفاع عن حقوق براءات اختراعه، للتحسينات التي اخترعها: يتضمن سردًا موجزًا ​​لاختراعين من أصل ثمانين اختراعًا له، ونشأتهما وتطورهما على الرغم من كل المعارضة والصعوبات، وبراءتي اختراع له مع شروحات" . ^{[ 117 ]} سافر إيفانز إلى مناطق نائية من البلاد بحثًا عن المخالفين. وفي رحلة إلى فيرمونت ، زار إيفانز العديد من المصانع، ثم استعان على الفور بمحامٍ هناك لرفع دعاوى قضائية ضد اثنين وعشرين منها بتهمة انتهاك حقوق براءات اختراعه. ^{[ 118 ]}

في سنواته الأخيرة، جمع إيفانز قائمةً بجميع اختراعاته - ثمانين اختراعًا في المجموع، كما أشار إلى ذلك عنوان آخر منشور له لمحاميه - وهي قائمةٌ فُقدت لاحقًا. ومن بين أفكاره غير المكتملة المعروفة: مخططٌ لإضاءة مدن الولايات المتحدة بالغاز ، ووسيلةٌ لانتشال السفن الغارقة، ومدفعٌ رشاش، ومحملٌ ذاتي التزييت ، وأنواعٌ مختلفةٌ من أذرع نقل الحركة لعربات البخار، وآلةٌ لعجن العجين، وفرنٌ دائمُ التشغيل. وفي اقتراحٍ قدّمه عام ١٨١٤، عندما هددت البحرية البريطانية واشنطن العاصمة خلال حرب ١٨١٢، شرع إيفانز في بناء فرقاطةٍ تعمل بالبخار ، لكن المشروع لم يُكتب له النجاح. ^{[ ١١٩ ]}

في عام ١٨١٦، توفيت زوجته سارة، وإن لم يُسجّل سبب الوفاة. تزوج إيفانز مرة أخرى بعد عامين، في أبريل ١٨١٨، من هيتي وارد، التي كانت تصغره بسنوات عديدة، وهي ابنة صاحب نُزُل في نيويورك. في تلك السنوات الأخيرة، عاش إيفانز في نيويورك مع زوجته الجديدة. ^{[ ١٢٠ ]} في أوائل عام ١٨١٩، أُصيب إيفانز بالتهاب في الرئتين، وبعد شهر من المرض، توفي في ١٥ أبريل ١٨١٩. ^{[ ١٢١ ]} قبل ذلك بأربعة أيام فقط، في ١١ أبريل، وصلته أنباء في نيويورك تفيد بأن مصنع مارس في فيلادلفيا قد احترق، على الرغم من أن أصهاره كانوا مصممين على إعادة تأسيس العمل، وقد فعلوا ذلك خارج المدينة. دُفن إيفانز في كنيسة صهيون الأسقفية في مانهاتن ، ولكن عندما بيعت تلك الكنيسة، نُقل جثمانه عدة مرات حتى استقر أخيرًا في عام 1890 في قبر جماعي غير مُعلّم في مقبرة ترينيتي، برودواي عند شارع 157، مدينة نيويورك. ^{[ 122 ]}

لا شك أن إسهامات إيفانز في مجال الطحن كانت عميقة وسريعة الانتشار. ففي حياته، شهدت صناعة الطحن الأمريكية ثورةً حقيقية، وسمحت تصاميمه ببناء مطاحن على نطاق صناعي بكفاءة أعلى بكثير. وبفضل ربحيتها المتزايدة، ازداد عدد المطاحن بشكل ملحوظ في جميع أنحاء الولايات المتحدة. ^{[ 123 ]} وانخفض سعر الدقيق بشكل كبير، وزادت وفرته، كما ساهمت عمليات التجفيف والتكوير الآلية في تحسين جودة الدقيق ونعومته. وأدى ذلك بدوره إلى تحول جذري في صناعة الخبز ، حيث أدى انخفاض سعر الدقيق وتحسين جودته إلى خفض تكلفة إنتاجه ^{[ 124 ]} ، وفي غضون جيل واحد، تحول معظم استهلاك الخبز من الخبز المنزلي إلى الخبز المُشترى من المتاجر. ^{[ 125 ]} وكانت هذه الثورة أوسع نطاقًا في أوروبا، حيث تبنت صناعة الطحن ما يُسمى بـ" النظام الأمريكي " بسرعة، مما أدى إلى زيادات كبيرة في إنتاج الغذاء، وهو أمر كان في أمس الحاجة إليه في فترة الحروب شبه المستمرة في مطلع القرن الثامن عشر. ^{[ 126 ]}

على الرغم من أن العديد من العناصر الأساسية في تصاميم إيفانز - مثل المصاعد الدلوية والبراغي الأرخميدية - لم تكن من ابتكاره، بل مجرد تعديلات، إلا أن دمج العديد من الآلات في خط إنتاج آلي ومستمر كان فكرة فريدة أثبتت أهميتها المحورية في كل من الثورة الصناعية وتطوير الإنتاج الضخم. يُنسب الفضل اليوم إلى إيفانز، بشكل عام، باعتباره أول رائد في سلسلة من الصناعيين الذين بلغوا ذروتهم مع هنري فورد وخط التجميع الحديث . ^{[ 127 ] [ 128 ]} كان مفهومه للأتمتة الصناعية سابقًا لعصره، واستغرق التحول النموذجي في التصنيع نحو هذا المفهوم أكثر من قرن حتى يتحقق بالكامل. مع ذلك، انتشر التصنيع المستمر من تصاميم إيفانز للطحن، أولًا إلى الصناعات ذات الصلة مثل صناعة الجعة والخبز، ثم في النهاية إلى مجموعة واسعة من المنتجات، مع تطور التكنولوجيا وتغير الرأي العام. اعتُبرت إسهامات إيفانز لاحقًا بالغة الأهمية لدرجة أن المؤرخ الصناعي البارز سيغفريد جيديون خلص إلى أن إيفانز، في هذا الصدد، "يفتح فصلًا جديدًا في تاريخ البشرية". ^{[ 129 ]}

لم تكن إسهامات إيفانز في مجال البخار ثورية كإسهاماته السابقة في مجال الطحن، لكنه لعب دورًا حاسمًا باختراعه ونشره لمحرك البخار عالي الضغط في الولايات المتحدة. وكانت محركات إيفانز، ولا سيما محرك كولومبيان، ذات تأثير كبير في التطبيقات المبكرة للطاقة البخارية في الولايات المتحدة (خاصةً في تطور السفن البخارية والعمليات الصناعية التي تعمل بالبخار). ^{[ 130 ]} ومع ذلك، كان إيفانز، كعادته، سابقًا لعصره في العديد من أفكاره، ووفاته في بدايات استخدام البخار في الولايات المتحدة تعني أن الأمر سيستغرق بعض الوقت قبل أن تُؤتي العديد من أفكاره ثمارها. ^{[ 131 ]} فعلى سبيل المثال، على الرغم من كونه من أبرز الداعمين لمحركات الضغط العالي، إلا أنه لم يتم استبدال تصاميم الضغط المنخفض بهذه المحركات بشكل نهائي إلا في ثلاثينيات القرن التاسع عشر. ^{[ 132 ]} وحتى حلم إيفانز بعربة بخارية، على الرغم من المحاولة الجريئة لعربة أوركتور أمفيبولوس ، لم يُعتمد على نطاق واسع إلا في وقت لاحق. وعلى عكس إسهاماته السابقة، لم يكن إيفانز سوى واحد من بين العديد من العقول اللامعة في مجال تكنولوجيا البخار. وكان المخترع ريتشارد تريفيتيك ، الذي عمل بشكل مستقل تمامًا عن إيفانز، هو من طور محرك الضغط العالي الذي جعل ذلك الحلم ممكنًا. ^{[ 133 ]}

ومع ذلك، ورغم سجله الحافل وأهميته التي لا جدال فيها في تاريخ التكنولوجيا ، لم يصبح إيفانز اسمًا مألوفًا. في هذا الصدد، كان إيفانز عدو نفسه اللدود. فقد تأثر بشدة بشعوره بعدم تقدير زملائه لعمله، ودفعته نوبات الاكتئاب إلى التصرف بشكل متطرف، حيث كان ينهي مشاريعه قبل أوانها ويتعهد بالتخلي عن الاختراع مرات عديدة خلال حياته. ^{[ 134 ]} وبمرور الوقت، تحولت هذه المشاعر إلى مرارة ورغبة في الانتقام من أولئك الذين انتقدوه أو شككوا فيه، مما جعله معروفًا بتعاليه وعدائيته، وكثيرًا ما كان يبالغ في إنجازاته ويهاجم منتقديه بشراسة (مثل المبالغات الجامحة حول نجاح أوركتور أمفيبولوس في أواخر حياته). ^{[ 63 ]} وبينما أجبر سعيه الدؤوب وراء حقوق براءات الاختراع الناس على دفع مستحقاته، إلا أن هذه العملية أضرت بسمعته بشدة وكسبت له العديد من الأعداء. لخص أحد كبار تجار فيلادلفيا الأمر في عام 1802، قائلاً: "قلة من أصحاب المطاحن، إن وجدوا، يميلون إلى منح أوليفر إيفانز، ذلك الأحمق المتغطرس، الفضل في اختراع أي من الأدوات المفيدة في الطحن التي يتمتع الآن ببراءات اختراع لها." ^{[ 114 ]}

ومع ذلك، ورغم معاناته وثقل خصومه، ظل إيفانز مثابرًا بثبات في سعيه وراء أفكاره، وهي صفة شعر إيفانز أنها ستؤدي به في النهاية إلى النصر. وقد وافق المترجم الفرنسي لكتاب " دليل مهندس البخار الشاب" على ذلك، وخلص إلى أن "الأجيال القادمة ستضع اسمه بين أولئك الذين تميزوا حقًا بخدماتهم الجليلة التي قدموها لبلادهم وللإنسانية". ^{[ 135 ]}

• أوليفر إيفانز ، سيرة ذاتية مختصرة على موقع Inventors.about.com
• أوليفر إيفانز ، سيرة ذاتية من الجمعية الأمريكية للمهندسين الميكانيكيين .
• أوليفر إيفانز ، سيرة ذاتية من سلسلة "من صنع أمريكا" التي تبثها قناة PBS .
• مخططات وشروحات مفصلة لطاحونة إيفانز الأوتوماتيكية وآلة التعبئة من تأليف ثيودور هازن.
• المراجع المتعلقة بأوليفر إيفانز ، وهي مجموعة شاملة من تأليف ثيودور هازن.
• "إيفانز، أوليفر"  . الموسوعة الأمريكية . 1879.
• SIA Oliver Evans ، فرع أوليفر إيفانز التابع لجمعية علم الآثار الصناعية.