تجارب رينهيل

كانت تجارب رينهيل مسابقة أُقيمت في الفترة من 6 إلى 14 أكتوبر 1829 لاختبار حجة جورج ستيفنسون بأن القاطرات ستكون الأنسب لخط سكة حديد ليفربول ومانشستر (L&MR) الذي كان على وشك الاكتمال . ^{[ 1 ]} شاركت عشر قاطرات، تمكنت خمس منها من المنافسة، حيث سارت على طول مسار مستوٍ بطول ميل واحد (1.6 كم) في رينهيل في لانكشاير ( ميرسيسايد حاليًا ). 

كانت قاطرة "روكيت" التابعة لستيفنسون القاطرة الوحيدة التي اجتازت التجارب بنجاح، وأُعلنت فائزة. وافق مجلس إدارة شركة سكك حديد لندن وميدلاندز (L&MR) على تشغيل القاطرات على خطهم الجديد، ومُنح جورج وروبرت ستيفنسون عقدًا لتصنيع القاطرات لصالح الشركة.

كان مديرو سكة حديد ليفربول ومانشستر يعتزمون في الأصل استخدام محركات بخارية ثابتة لجر القطارات على طول السكة الحديدية باستخدام الكابلات . ^{[ 2 ]} وقد عيّنوا جورج ستيفنسون مهندسًا للخط في عام 1826، والذي دافع بشدة عن استخدام قاطرات بخارية بدلًا من ذلك. ^{[ 1 ]} ومع اقتراب اكتمال السكة الحديدية، قرر المديرون إجراء مسابقة لتحديد ما إذا كان من الممكن استخدام القاطرات لجر القطارات؛ وأصبحت هذه التجارب تُعرف باسم تجارب رينهيل. ^{[ 3 ]} وعُرضت جائزة قدرها 500 جنيه إسترليني (ما يعادل 47,460 جنيهًا إسترلينيًا اليوم) على الفائز في التجارب. ^{[ 4 ]}

تم اختيار ثلاثة مهندسين كحكام: جون أوربيث راستريك ، مهندس قاطرات من ستوربريدج ؛ نيكولاس وود ، مهندس تعدين من كيلينغورث يتمتع بخبرة كبيرة في تصميم القاطرات؛ وجون كينيدي ، عامل غزل قطن من مانشستر ومؤيد رئيسي للسكك الحديدية. ^{[ 5 ]}

وضعت شركة L&MR قواعد التجارب. خضعت القواعد لعدة مراجعات؛ وكانت المجموعة النهائية، التي أُجريت المسابقة بموجبها، كالتالي:

يُحدد وزن قاطرة القطار، مع امتلاء غلايتها بالماء، على ميزان الوزن، بحلول الساعة الثامنة صباحًا، ويُحدد وزن الحمولة المخصصة لها بثلاثة أضعاف وزنها. يجب أن يكون الماء في الغلاية باردًا، ولا يُسمح بوجود وقود في الموقد. يُوزن من الوقود، ويُقاس من الماء، ويُنقل إلى عربة الوقود ، ما يراه مالك القاطرة كافيًا لتزويدها بالوقود لرحلة طولها خمسة وثلاثون ميلًا. ثم تُشعل النار في الغلاية، ويُحدد مقدار الوقود المستهلك لتوليد البخار، ويُسجل الوقت.

"تعتبر عربة الوقود، بما فيها من وقود وماء، جزءًا من الحمولة المخصصة للمحرك."

"يُسمح للمحركات التي تحمل وقودها ومياهها الخاصة بخصم متناسب من حمولتها، وفقًا لوزن المحرك."

"يتم تشغيل المحرك، مع العربات الملحقة به، يدويًا حتى نقطة البداية، وبمجرد أن يصل البخار إلى خمسين رطلاً لكل بوصة مربعة (3.4  بار)، ينطلق المحرك في رحلته."

"ستكون المسافة التي ستقطعها القاطرة في كل رحلة ميلًا وثلاثة أرباع (2.8  كم) في كل اتجاه، بما في ذلك ثمن ميل (200  متر) في كل طرف لزيادة السرعة وإيقاف القطار؛ وبهذه الوسيلة ستسافر القاطرة، مع حمولتها، ميلًا ونصف (2.4  كم) في كل اتجاه بأقصى سرعة."

"تقوم المحركات بعشر رحلات، تعادل رحلة طولها 35 ميلاً (56  كم)؛ منها 30 ميلاً (48  كم) تُقطع بأقصى سرعة، ولا يقل متوسط ​​سرعة السير عن 16  كم/ساعة (10 أميال في الساعة)." ^{[ أ ]}

"بمجرد أن ينجز المحرك هذه المهمة (والتي ستكون مساوية للسفر من ليفربول إلى مانشستر)، سيتم تزويده بإمدادات جديدة من الوقود والماء؛ وبمجرد أن يصبح جاهزًا للانطلاق مرة أخرى، سيتوجه إلى نقطة البداية، ويقوم بعشر رحلات أخرى، والتي ستكون مساوية للرحلة من مانشستر إلى ليفربول مرة أخرى."

"يجب تدوين وقت القيام بكل رحلة بدقة، وكذلك الوقت المستغرق في الاستعداد للانطلاق في الرحلة الثانية." ^{[ 6 ]}

"يبلغ عرض خط السكة الحديدية 4  أقدام و 8 بوصات + 1/2 بوصة   ( 1435  ملم ) ."

تم إدخال عشر قاطرات رسميًا للتجارب، ولكن في اليوم الذي بدأت فيه المسابقة - 6 أكتوبر 1829 - لم يكن متاحًا للتشغيل سوى خمس قاطرات: ^{[ 7 ]}

• سايكلوبيد ، قاطرة تعمل بقوة الحصان بناها توماس شو براندريث .
• نوفيلتي ، أول قاطرة دبابة في العالم، بناها جون إريكسون وجون بريثويت .
• "بيرسيفيرانس" ، قاطرة ذات غلاية عمودية ، بناها تيموثي بورستال .
• الصاروخ ، من تصميم جورج وروبرت ستيفنسون ؛ تم بناؤه بواسطة شركة روبرت ستيفنسون وشركاه .
• بلا باريل ، بناه تيموثي هاكورث . ^{[ 3 ]}

كان خط سكة حديد لندن ومانشستر، الذي يمر بقرية رينهيل، مستقيماً ومستوياً لمسافة تزيد عن ميل واحد (1.6 كيلومتر)، وقد اختير موقعاً للتجارب. وكان من المقرر أن تسير القاطرات عند تقاطع كينريك، على بعد ميل واحد شرقاً من جانب مانشستر لجسر رينهيل. ^{[ 8 ]} سارت قاطرتان أو ثلاث قاطرات يومياً، وأُجريت عدة اختبارات لكل قاطرة على مدار ستة أيام. ^{[ 3 ]} حضر ما بين 10,000 و15,000 شخص لمشاهدة التجارب، وقدمت الفرق الموسيقية عروضاً ترفيهية. ^{[ 8 ]} 

كانت سايكلوبيد أول من انسحب من المنافسة. كانت تستخدم حصانًا يسير على حزام ناقل لتوليد الطاقة، وتم سحبها بعد حادث تسبب في انفجار الحصان من خلال أرضية المحرك.

كانت القاطرة التالية التي انسحبت من المنافسة هي "بيرسيفيرانس" ، التي تضررت أثناء نقلها إلى المسابقة. أمضى بيرستال الأيام الخمسة الأولى من التجارب في إصلاح قاطرته، ورغم أنها عملت في اليوم السادس، إلا أنها لم تصل إلى السرعة المطلوبة البالغة 16 كيلومترًا في الساعة ، فتم سحبها من التجربة. وحصلت على جائزة ترضية قدرها 25 جنيهًا إسترلينيًا (ما يعادل 2373 جنيهًا إسترلينيًا اليوم). 

كادت قاطرة "سان باريل" أن تُكمل التجارب، رغم وجود بعض الشكوك في البداية حول إمكانية السماح لها بالمشاركة نظرًا لزيادة وزنها بمقدار 140 كيلوغرامًا . أكملت القاطرة ثماني رحلات قبل أن يتعطل أحد أسطواناتها. وعلى الرغم من هذا العطل، اشترتها شركة سكك حديد لندن وميدلاندز، حيث عملت لمدة عامين قبل تأجيرها لشركة سكك حديد بولتون ولي . 

كانت قاطرة "نوفيلتي" آخر قاطرة تنسحب من المنافسة، إذ كانت تستخدم تقنية متطورة آنذاك، وكانت أخف وزنًا وأسرع بكثير من القاطرات الأخرى المشاركة. وقد حظيت بشعبية كبيرة لدى الجمهور، ووصلت سرعتها إلى 45 كم/ساعة (28 ميلًا في الساعة) في اليوم الأول من المنافسة، وهو رقم مذهل في ذلك الوقت. ^{[ 8 ]} لاحقًا، تعرضت القاطرة لتلف في أنبوب المرجل، ولم يكن من الممكن إصلاحه بشكل صحيح في الموقع. ومع ذلك، فقد عملت في اليوم التالي ووصلت سرعتها إلى 24 كم/ساعة (15 ميلًا في الساعة) قبل أن يتعطل الأنبوب الذي تم إصلاحه، مما أدى إلى تلف المحرك بشكل كبير استدعى سحبها من المنافسة.  

كانت قاطرة "روكيت" الوحيدة التي اجتازت التجارب بنجاح. بلغ متوسط ​​سرعتها 19 كم/ساعة (12 ميلاً في الساعة) ، ووصلت سرعتها القصوى إلى 48 كم/ساعة (30 ميلاً في الساعة) وهي تجر حمولة قدرها 13 طنًا، ولذلك أُعلنت فائزة بالجائزة البالغة 500 جنيه إسترليني (ما يعادل 47,460 جنيهًا إسترلينيًا اليوم). مُنحت عائلة ستيفنسون عقدًا لإنتاج القاطرات لشركة سكك حديد لندن وميدلاندز (L&MR). ^{[ 9 ]}  

نشرت صحيفة التايمز تقريراً كاملاً عن المحاكمات في 12 أكتوبر 1829، وقد أُخذت منه المقتطفات التالية:

الخميس - اليوم الثالث: قامت قاطرة السيد ستيفنسون، "الصاروخ"، التي تزن 4 أطنان و3 قنطار، اليوم، بالعمل المطلوب وفقًا للشروط الأصلية. وفيما يلي وصف دقيق لأدائها: بلغ وزن القاطرة، مع خزان المياه، 4 أطنان و5 قنطار، وبلغ وزن الحمولة المُعلقة بها 12 طنًا و15 قنطارًا، ومع وجود بعض الركاب، وصل وزنها إلى حوالي 13 طنًا. كانت الرحلة 1.21 ميل في كل اتجاه، مع إضافة 220 ياردة في كل طرف لإيقاف القاطرة، ليصبح طول الرحلة الواحدة 3 أميال. كانت التجربة الأولى لمسافة 35 ميلًا، أي عشر رحلات بالضبط، واستغرقت، بما في ذلك جميع التوقفات في البداية والنهاية، 3 ساعات و10 دقائق، بسرعة تزيد عن 11 ميلًا في الساعة. بعد ذلك، تم تزويد المحرك بإمدادات مياه جديدة، استغرقت 16 دقيقة، ثم اشتغل المحرك مرة أخرى، وقطع مسافة 35 ميلاً في ساعتين و52 دقيقة، أي ما يزيد عن 12 ميلاً في الساعة، بما في ذلك جميع فترات التوقف. تراوحت سرعة المحرك، مع حمولته عند التشغيل الكامل، بين 14 و17 ميلاً في الساعة؛ ولو كانت المسافة بأكملها في اتجاه واحد مستمر، لكانت النتيجة بلا شك 16 ميلاً في الساعة. كان استهلاك فحم الكوك معتدلاً للغاية، ولم يتجاوز نصف طن في المسافة الإجمالية البالغة 70 ميلاً. في عدة أجزاء من الرحلة، تحرك المحرك بسرعة 18 ميلاً في الساعة. السبت - اليوم الخامس: ترقباً لمشاهدة "الجديدة" وهي تؤدي مهمتها المحددة، كان عدد الحضور على الأرض اليوم أكبر مما كان عليه في العديد من الأيام السابقة. بعد تحميل المحرك بثلاثة أضعاف وزنه، بدأت الآلة مهمتها، وأنجزتها بمعدل 16 ميلاً في الساعة. عُرضت اليوم أيضًا قاطرة السيد ستيفنسون، المعروفة باسم "الصاروخ". كانت عربة الوقود منفصلة تمامًا عنها، وانطلقت القاطرة وحدها على الطريق بسرعة مذهلة بلغت 32 ميلاً في الساعة. كانت سرعة القاطرة، بدون أجزائها، مذهلة للغاية لدرجة أنها لم تُضاهى إلا بسرعة تحليق السنونو في الهواء. كانت دهشتهم كاملة، وهتف الجميع لا إراديًا: "يا لقوة البخار!". ^{[ 10 ]}

بعد تجارب رينهيل، تم اختبار روكيت على منحدر ويستون ، وتمكن من سحب ثمانية أطنان بسرعة 16 ميلاً في الساعة (26 كم/ساعة) و12 طنًا بسرعة 12.5 ميلاً في الساعة (20.1 كم/ساعة) على منحدر بنسبة 1:96 . ^{[ 11 ]}  

• الصاروخ ومنافسوه - تفاصيل حلقة برنامج Timewatch لعام 2003 على موقع Highbeam.com، مؤرشفة في عام 2014