محرك بخاري

كان أحد المحركات البخارية البدائية المسجلة هو محرك "إيوليبيل" الذي وصفه هيرو الإسكندري ، وهو عالم رياضيات ومهندس هلنستي في مصر الرومانية خلال القرن الأول الميلادي. ^{[ 9 ]} في القرون اللاحقة، كانت المحركات البخارية القليلة المعروفة، مثل محرك "إيوليبيل"، ^{[ 10 ]} عبارة عن أجهزة تجريبية استخدمها المخترعون لإثبات خصائص البخار.

وصف تقي الدين ^{[ 11 ]} جهازًا بدائيًا لتوربينات البخار في مصر العثمانية عام 1551، ووصفه جيوفاني برانكا ^{[ 12 ]} في إيطاليا عام 1629. ^{[ 13 ]} وفي عام 1601، وصف جيامباتيستا ديلا بورتا جهازًا يُمكن من خلاله رفع عمود من الماء باستخدام ضغط البخار. ^{[ 14 ]} وحصل المخترع الإسباني جيرونيمو دي أيانز على براءات اختراع عام 1606 لخمسين اختراعًا تعمل بالبخار، من بينها مضخة مياه لتجفيف المناجم المغمورة. ^{[ 15 ]} وبحلول عام 1615، طوّر سالومون دي كوز محركًا جويًا يعمل بالطاقة الشمسية. ^{[ 16 ]} وقدّم الفرنسي دينيس بابان بعض الأعمال المفيدة على جهاز هضم البخار عام 1679، واستخدم لأول مرة مكبسًا لرفع الأثقال عام 1690. ^{[ 17 ]}

كان أول جهاز تجاري يعمل بالبخار مضخة مياه، طُوِّرت عام 1698 على يد توماس سافري . ^{[ 18 ]} استخدمت هذه المضخة تكثيف البخار لخلق فراغ يرفع الماء من الأسفل، ثم استخدمت ضغط البخار لرفعه إلى أعلى. كانت المحركات الصغيرة فعالة، بينما كانت النماذج الأكبر حجمًا تُسبب مشاكل. فقد كان ارتفاع الرفع فيها محدودًا للغاية، وكانت عُرضة لانفجارات الغلايات . استُخدم محرك سافري في المناجم ومحطات الضخ ، ولتزويد دواليب المياه التي تُشغِّل آلات النسيج. ^{[ 19 ]} من مزايا محرك سافري انخفاض تكلفته. ^{[ 20 ]} أدخل بينتو دي مورا البرتغالي تحسينًا على تصميم سافري "ليصبح قادرًا على العمل ذاتيًا"، كما وصفه جون سميتون في المعاملات الفلسفية المنشورة عام 1751. ^{[ 21 ]} استمر تصنيعه حتى أواخر القرن الثامن عشر. ^{[ 22 ]} كان من المعروف أن محركًا واحدًا على الأقل لا يزال يعمل عام 1820. ^{[ 23 ]}

كان المحرك الجوي (أو "محرك النار")، الذي اخترعه توماس نيوكومن حوالي عام 1712، أول محرك ناجح تجاريًا قادر على نقل طاقة مستمرة إلى آلة. ^{[ ج ] [ 25 ]} وقد طوّر هذا المحرك مضخة البخار الخاصة بسافري، باستخدام مكبس كما اقترح بابين. كان محرك نيوكومن غير فعال نسبيًا، وكان يُستخدم في الغالب لضخ المياه. كان يعمل عن طريق خلق فراغ جزئي بتكثيف البخار أسفل مكبس داخل أسطوانة. استُخدم لتصريف مياه المناجم في أعماق كانت في السابق غير عملية باستخدام الوسائل التقليدية، ولتوفير مياه قابلة لإعادة الاستخدام لتشغيل دواليب المياه في المصانع الواقعة بعيدًا عن مصدر مناسب. كانت المياه التي تمر فوق الدولاب تُضخ إلى خزان تخزين أعلى الدولاب. ^{[ 26 ] [ 27 ]} في عام 1780، حصل جيمس بيكارد على براءة اختراع لاستخدام دولاب الموازنة وعمود المرفق لتوفير حركة دورانية من محرك نيوكومن المُحسّن. ^{[ 28 ]}

في عام ١٧٢٠، وصف جاكوب ليوبولد محركًا بخاريًا عالي الضغط ذو أسطوانتين. ^{[ ٢٩ ]} نُشر هذا الاختراع في كتابه الرئيسي "Theatri Machinarum Hydraulicarum". ^{[ ٣٠ ]} استخدم المحرك مكبسين ثقيلين لتحريك مضخة مياه. كان كل مكبس يرتفع بفعل ضغط البخار ويعود إلى موضعه الأصلي بفعل الجاذبية. يشترك المكبسان في صمام دوار رباعي الاتجاهات متصل مباشرة بغلاية بخارية.

حدثت الخطوة الرئيسية التالية عندما طوّر جيمس وات (1763-1775) نسخة محسّنة من محرك نيوكومن، مزودة بمكثف منفصل . استهلكت محركات بولتون ووات المبكرة نصف كمية الفحم التي استهلكتها النسخة المحسّنة لجون سميتون من محرك نيوكومن. ^{[ 31 ]} كانت محركات نيوكومن ووات المبكرة تعمل بضغط الهواء الجوي. إذ كانت تُشغّل بضغط الهواء الذي يدفع مكبسًا إلى الفراغ الجزئي الناتج عن تكثيف البخار، بدلًا من ضغط البخار المتمدد. كان لا بد أن تكون أسطوانات المحرك كبيرة لأن القوة الوحيدة القابلة للاستخدام والمؤثرة عليها كانت ضغط الهواء الجوي . ^{[ 26 ] [ 32 ]}

قام وات بتطوير محركه بشكل أكبر، مُعدّلاً إياه لتوفير حركة دورانية مناسبة لتشغيل الآلات. وقد مكّن هذا من إنشاء المصانع بعيدًا عن الأنهار، وسرّع من وتيرة الثورة الصناعية. ^{[ 32 ] [ 26 ] [ 33 ]}

يختلف معنى الضغط العالي، بالإضافة إلى قيمته الفعلية التي تتجاوز الضغط الجوي، باختلاف الحقبة الزمنية التي استُخدم فيها المصطلح. ففي الاستخدام المبكر للمصطلح، يشير فان رايمسديك ^{[ 34 ]} إلى البخار الذي يكون تحت ضغط عالٍ بما يكفي لتصريفه إلى الغلاف الجوي دون الحاجة إلى فراغ لتمكينه من أداء عمل مفيد. ويذكر إيوينغ أن محركات وات المكثفة كانت تُعرف آنذاك بأنها منخفضة الضغط مقارنةً بالمحركات غير المكثفة عالية الضغط في الفترة نفسها. ^{[ 35 ]}

منع براءة اختراع وات الآخرين من صنع محركات الضغط العالي والمحركات المركبة. بعد فترة وجيزة من انتهاء صلاحية براءة اختراع وات في عام 1800، قدم ريتشارد تريفيتيك ، وبشكل منفصل، أوليفر إيفانز في عام 1801 ^{[ 33 ] [ 36 ]} محركات تستخدم البخار عالي الضغط؛ حصل تريفيتيك على براءة اختراع محرك الضغط العالي في عام 1802، ^{[ 37 ]} وكان إيفانز قد صنع عدة نماذج عملية قبل ذلك. ^{[ 38 ]} كانت هذه المحركات أقوى بكثير بالنسبة لحجم أسطوانة معين من المحركات السابقة، وكان من الممكن تصنيعها بأحجام صغيرة بما يكفي لتطبيقات النقل. بعد ذلك، أدت التطورات التكنولوجية والتحسينات في تقنيات التصنيع (التي نتجت جزئيًا عن اعتماد محرك البخار كمصدر للطاقة) إلى تصميم محركات أكثر كفاءة يمكن أن تكون أصغر حجمًا أو أسرع أو أقوى، اعتمادًا على التطبيق المقصود. ^{[ 26 ]}

طُوِّر المحرك الكورنيشي على يد تريفيتيك وآخرين في العقد الثاني من القرن التاسع عشر. ^{[ 39 ]} كان محركًا ذا دورة مركبة يستخدم بخارًا عالي الضغط للتمدد، ثم يُكثِّف البخار منخفض الضغط، مما يجعله فعالًا نسبيًا. تميز المحرك الكورنيشي بحركة وعزم دوران غير منتظمين خلال الدورة، مما حدَّ من استخدامه بشكل أساسي في الضخ. استُخدمت المحركات الكورنيشية في المناجم ولإمدادات المياه حتى أواخر القرن التاسع عشر. ^{[ 40 ]}

اعتبر المصممون الأوائل لمحركات البخار الثابتة أن الأسطوانات الأفقية ستتعرض لتآكل مفرط. لذلك، رُتبت محركاتهم بحيث يكون محور المكبس في وضع رأسي. ومع مرور الوقت، أصبح الترتيب الأفقي أكثر شيوعًا، مما سمح بتركيب محركات صغيرة الحجم لكنها قوية في مساحات أصغر.

بلغت محركات البخار الأفقية ذروتها مع محرك كورليس ، الذي حصل على براءة اختراع عام 1849، وهو محرك ذو أربعة صمامات يعمل بنظام التدفق المعاكس، مزود بصمامات منفصلة لدخول البخار وخروجه، ونظام قطع بخار متغير تلقائي. وعندما مُنح كورليس ميدالية رومفورد ، صرّحت اللجنة بأنه "لم يُحسّن أي اختراع منذ زمن وات كفاءة محرك البخار بهذا الشكل". ^{[ 41 ]} إضافةً إلى استهلاكه كمية بخار أقل بنسبة 30%، وفّر سرعة أكثر انتظامًا بفضل نظام قطع البخار المتغير، مما جعله مناسبًا تمامًا للصناعات التحويلية، وخاصة غزل القطن. ^{[ 26 ] [ 33 ]}

بُنيت أولى المركبات التجريبية التي تعمل بالبخار والمخصصة للسير على الطرق في أواخر القرن الثامن عشر، ولكن لم تصبح محركات البخار المتنقلة خيارًا عمليًا إلا بعد أن طور ريتشارد تريفيتيك استخدام البخار عالي الضغط، حوالي عام ١٨٠٠. شهد النصف الأول من القرن التاسع عشر تقدمًا كبيرًا في تصميم المركبات البخارية، وبحلول خمسينيات القرن التاسع عشر أصبح إنتاجها تجاريًا مجديًا. إلا أن هذا التقدم تعثر بسبب تشريعات حدّت من استخدام المركبات التي تعمل بالبخار على الطرق أو حظرته تمامًا. واستمرت التحسينات في تكنولوجيا المركبات من ستينيات القرن التاسع عشر إلى عشرينيات القرن العشرين. وقد استُخدمت المركبات البخارية على الطرق في العديد من التطبيقات.

في القرن العشرين، أدى التطور السريع لتكنولوجيا محركات الاحتراق الداخلي إلى انحسار استخدام المحركات البخارية كمصدر لتحريك المركبات تجاريًا، حيث لم يتبق منها سوى عدد قليل نسبيًا بعد الحرب العالمية الثانية . وقد اقتنى العديد من هواة جمع السيارات البخارية هذه المركبات للحفاظ عليها، ولا تزال نماذج عديدة منها موجودة حتى اليوم. في ستينيات القرن الماضي، أدت مشاكل تلوث الهواء في كاليفورنيا إلى ظهور اهتمام وجيز بتطوير ودراسة المركبات التي تعمل بالبخار كوسيلة محتملة للحد من التلوث. وباستثناء اهتمام هواة السيارات البخارية، وبعض المركبات المقلدة، والتكنولوجيا التجريبية، لا توجد حاليًا أي مركبات بخارية قيد الإنتاج.

مع اقتراب نهاية القرن التاسع عشر، شاع استخدام المحركات المركبة. كانت هذه المحركات تُطلق البخار في أسطوانات متزايدة الحجم تدريجيًا لاستيعاب الأحجام الأكبر عند ضغوط أقل، مما يُحسّن الكفاءة. تُعرف هذه المراحل بالتمددات، وكانت محركات التمدد المزدوج والثلاثي شائعة، لا سيما في مجال النقل البحري حيث كانت الكفاءة مهمة لتقليل وزن الفحم المنقول. ^{[ 26 ]} ظلت محركات البخار المصدر الرئيسي للطاقة حتى أوائل القرن العشرين، عندما أدت التطورات في تصميم التوربينات البخارية والمحركات الكهربائية ومحركات الاحتراق الداخلي تدريجيًا إلى استبدال محركات البخار الترددية (المكبسية)، حيث اعتمدت السفن التجارية بشكل متزايد على محركات الديزل ، والسفن الحربية على التوربينات البخارية. ^{[ 26 ] [ 6 ]}

مع تطور محركات البخار خلال القرن الثامن عشر، بُذلت محاولات عديدة لتطبيقها في الطرق والسكك الحديدية. ^{[ 42 ]} في عام 1784، بنى المخترع الاسكتلندي ويليام مردوخ نموذجًا أوليًا لقاطرة بخارية للطرق. [43] صمم جون فيتش، رائد صناعة السفن البخارية، ^{نموذجًا أوليًا عمليًا} لقاطرة بخارية للسكك الحديدية في الولايات المتحدة، على الأرجح خلال ثمانينيات أو تسعينيات القرن الثامن عشر. ^{[ 44 ]} استخدمت قاطرته البخارية عجلات داخلية ذات شفرات موجهة بواسطة قضبان أو مسارات.

بنى ريتشارد تريفيتيك أول قاطرة بخارية عاملة بالحجم الكامل في المملكة المتحدة ، وفي 21 فبراير 1804، انطلقت أول رحلة قطار في العالم، حيث جرّت قاطرة تريفيتيك البخارية 10 أطنان من الحديد و70 راكبًا وخمس عربات على طول خط الترام من مصنع بن-واي-دارين للحديد، بالقرب من ميرثير تيدفيل ، إلى أبركينون في جنوب ويلز . ^{[ 42 ] [ 45 ] [ 46 ]} تضمن التصميم عددًا من الابتكارات المهمة، بما في ذلك استخدام البخار عالي الضغط، مما قلل من وزن المحرك وزاد من كفاءته. زار تريفيتيك منطقة نيوكاسل في وقت لاحق من عام 1804، وأصبحت سكك حديد مناجم الفحم في شمال شرق إنجلترا المركز الرائد للتجريب وتطوير القاطرات البخارية. ^{[ 47 ]}

واصل تريفيتيك تجاربه باستخدام ثلاث قاطرات، واختتمها بقاطرة " Catch Me Who Can" عام 1808. وبعد أربع سنوات فقط، استُخدمت قاطرة "Salamanca" الناجحة ذات الأسطوانتين، من تصميم ماثيو موراي، في سكة حديد ميدلتون ذات نظام التروس والجريدة المسننة . ^{[ 48 ]} وفي عام 1825، بنى جورج ستيفنسون قاطرة "Locomotion" لسكك حديد ستوكتون ودارلينجتون . وكانت هذه أول سكة حديد بخارية عامة في العالم، ثم في عام 1829، بنى قاطرة "The Rocket" التي شاركت في تجارب رينهيل وفازت بها . ^{[ 49 ]} وافتُتحت سكة حديد ليفربول ومانشستر عام 1830، معتمدةً بشكل حصري على الطاقة البخارية لقطارات الركاب والبضائع.

استمر تصنيع قاطرات البخار حتى أواخر القرن العشرين في أماكن مثل الصين وألمانيا الشرقية السابقة (حيث تم إنتاج قاطرة DR Class 52.80 ). ^{[ 50 ]}

كان التطور الرئيسي الأخير في تصميم المحركات البخارية هو استخدام التوربينات البخارية بدءًا من أواخر القرن التاسع عشر. تتميز التوربينات البخارية عمومًا بكفاءة أعلى من محركات البخار ذات المكابس الترددية (للقدرات التي تتجاوز بضع مئات من الأحصنة)، كما أنها تحتوي على أجزاء متحركة أقل، وتوفر الطاقة الدورانية مباشرةً بدلًا من نظام قضيب التوصيل أو ما شابه. ^{[ 51 ]} حلت التوربينات البخارية محل المحركات الترددية فعليًا في محطات توليد الكهرباء في أوائل القرن العشرين، حيث شكلت كفاءتها وسرعتها العالية المناسبة لتشغيل المولدات ودورانها السلس مزايا لها. واليوم، تُستمد معظم الطاقة الكهربائية من التوربينات البخارية. ففي الولايات المتحدة، يُنتج 90% من الطاقة الكهربائية بهذه الطريقة باستخدام مصادر حرارية متنوعة. ^{[ 6 ]} وقد استُخدمت التوربينات البخارية على نطاق واسع لدفع السفن الكبيرة طوال معظم القرن العشرين.

على الرغم من أن محرك البخار الترددي لم يعد يستخدم تجارياً على نطاق واسع، إلا أن العديد من الشركات تستكشف أو تستغل إمكانات هذا المحرك كبديل لمحركات الاحتراق الداخلي.

كُشف النقاب عن أصغر "محرك بخاري" عامل في العالم عام 2011. وقد طوّر هذا المحرك متناهي الصغر عالمان ألمانيان في جامعة شتوتغارت ، ويعمل وفق مبدأ محرك ستيرلينغ . ^{[ 52 ] [ 53 ]}

يمكن الحصول على الحرارة اللازمة لغلي الماء ورفع درجة حرارة البخار من مصادر متعددة، وأكثرها شيوعًا حرق المواد القابلة للاحتراق مع توفير كمية مناسبة من الهواء في مكان مغلق (مثل غرفة الاحتراق أو صندوق النار أو الفرن). أما في حالة محركات البخار النموذجية أو اللعبة، وفي بعض الحالات بالحجم الطبيعي، فقد يكون مصدر الحرارة عنصر تسخين كهربائي .

الغلايات عبارة عن أوعية ضغط تحتوي على الماء المراد غليه، وتتميز بخصائص تنقل الحرارة إلى الماء بأكبر قدر ممكن من الفعالية.

النوعان الأكثر شيوعاً هما:

غلاية أنابيب المياه

يتم تمرير الماء عبر أنابيب محاطة بغاز ساخن.

غلاية أنابيب اللهب

يتم تمرير الغاز الساخن عبر أنابيب مغمورة في الماء، كما يدور نفس الماء في غلاف مائي يحيط بصندوق الاحتراق، وفي غلايات القاطرات عالية الإنتاج، يمر أيضًا عبر أنابيب في صندوق الاحتراق نفسه (السيفونات الحرارية ومضخات الأمان).

كانت غلايات الأنابيب النارية هي النوع الرئيسي المستخدم للبخار عالي الضغط في وقت مبكر (الممارسة النموذجية لقاطرات البخار)، ولكن تم استبدالها إلى حد كبير بغلايات الأنابيب المائية الأكثر اقتصادية في أواخر القرن التاسع عشر للدفع البحري والتطبيقات الثابتة الكبيرة.

تقوم العديد من الغلايات برفع درجة حرارة البخار بعد خروجه من الجزء الملامس للماء داخل الغلاية. تُعرف هذه العملية بالتسخين الفائق ، حيث يتم تحويل البخار الرطب إلى بخار مُسخّن . كما أنها تمنع تكثف البخار في أسطوانات المحرك، مما يُحسّن الكفاءة بشكل ملحوظ . ^{[ 57 ] [ 58 ]}

في محرك البخار، يقوم مكبس أو توربين بخاري أو أي جهاز مماثل آخر للقيام بعمل ميكانيكي بأخذ إمداد من البخار عند ضغط ودرجة حرارة عاليين، ويخرج إمدادًا من البخار عند ضغط ودرجة حرارة منخفضين، مستخدمًا أكبر قدر ممكن من الفرق في طاقة البخار للقيام بعمل ميكانيكي.

تُسمى هذه "الوحدات المحركة" في كثير من الأحيان "محركات بخارية" بحد ذاتها. وتختلف المحركات التي تستخدم الهواء المضغوط أو الغازات الأخرى عن المحركات البخارية فقط في تفاصيل تعتمد على طبيعة الغاز، على الرغم من استخدام الهواء المضغوط في المحركات البخارية دون تغيير. ^{[ 58 ]}

كما هو الحال مع جميع المحركات الحرارية، يجب أن تنبعث غالبية الطاقة الأولية على شكل حرارة مهدرة عند درجة حرارة منخفضة نسبياً. ^{[ 59 ]}

أبسط طريقة لتصريف البخار هي تصريفه إلى البيئة. تُستخدم هذه الطريقة غالبًا في قاطرات البخار لتجنب وزن وحجم المكثفات. يُصرّف جزء من البخار المتصاعد عبر المدخنة لزيادة سحب الهواء إلى النار، مما يزيد من قوة المحرك بشكل كبير، ولكنه يقلل من كفاءته.

في بعض الأحيان تكون الحرارة المهدرة من المحرك مفيدة في حد ذاتها، وفي هذه الحالات، يمكن الحصول على كفاءة إجمالية عالية جدًا.

تستخدم محركات البخار في محطات توليد الطاقة الثابتة مكثفات سطحية كمصدر تبريد. تُبرَّد هذه المكثفات بتدفق المياه من المحيطات والأنهار والبحيرات، وغالبًا بواسطة أبراج التبريد التي تُبخر الماء لتوفير طاقة التبريد. ثم يُضخ الماء الساخن المكثف الناتج ( المكثف ) إلى ضغط أعلى ويُعاد إلى المرجل. يُشبه برج التبريد الجاف مشعاع السيارة، ويُستخدم في المناطق التي تكون فيها المياه مكلفة. كما يُمكن طرد الحرارة المهدرة بواسطة أبراج التبريد التبخيرية (الرطبة)، التي تستخدم دائرة مياه خارجية ثانوية تُبخر جزءًا من التدفق إلى الهواء.

استخدمت القوارب النهرية في البداية مكثفًا نفاثًا يُحقن فيه الماء البارد من النهر في بخار العادم الخارج من المحرك، مما يؤدي إلى اختلاط ماء التبريد والمكثف. ورغم تطبيق هذه الطريقة أيضًا على السفن البحرية، إلا أن المرجل كان يتراكم عليه الملح عادةً بعد أيام قليلة من التشغيل، مما يقلل من كفاءته ويزيد من خطر انفجاره. وابتداءً من عام 1834 تقريبًا، أدى استخدام المكثفات السطحية على السفن إلى القضاء على تراكم الملح في المراجل، وتحسين كفاءة المحرك. ^{[ 60 ]}

لا يمكن استخدام المياه المتبخرة لأغراض لاحقة (باستثناء مياه الأمطار)، بينما يمكن إعادة استخدام مياه الأنهار. وفي جميع الأحوال، تُفصل مياه تغذية غلاية محطة البخار، التي يجب الحفاظ على نقائها، عن مياه التبريد أو الهواء.

تحتوي معظم غلايات البخار على آلية لتزويدها بالماء تحت ضغط عالٍ، مما يسمح بتشغيلها بشكل مستمر. تستخدم غلايات المرافق العامة والصناعية عادةً مضخات طرد مركزي متعددة المراحل ، ولكن تُستخدم أنواع أخرى أيضًا. ومن الوسائل الأخرى لتزويد الغلايات بمياه التغذية ذات الضغط المنخفض (عادةً ما بين 5 إلى 10 ضغط جوي (73 إلى 147 رطل لكل بوصة مربعة) ) ، استخدام حاقن بخاري يُضخ عادةً من الغلاية. شاع استخدام الحاقنات في خمسينيات القرن التاسع عشر، ولكنها لم تعد شائعة الاستخدام، باستثناء تطبيقات مثل قاطرات البخار. ^{[ 61 ]} إن ضغط الماء المتداول في غلاية البخار هو ما يسمح برفع درجة حرارته إلى ما يزيد عن 100 درجة مئوية (212 درجة فهرنهايت)، وهي درجة غليان الماء عند ضغط جوي واحد، وبالتالي زيادة كفاءة دورة البخار.    

لأسباب تتعلق بالسلامة، تم تجهيز جميع محركات البخار تقريبًا بآليات لمراقبة الغلاية، مثل مقياس الضغط ونافذة الرؤية لمراقبة مستوى الماء.

كما تم تجهيز العديد من المحركات، الثابتة والمتحركة، بجهاز تنظيم السرعة لتنظيم سرعة المحرك دون الحاجة إلى تدخل بشري.

يُعدّ مؤشر محرك البخار الأداة الأكثر فائدة لتحليل أداء محركات البخار. استُخدمت نسخ مبكرة منه بحلول عام 1851، ^{[ 62 ]} ولكنّ المؤشر الأكثر نجاحًا طُوّر لمخترع ومُصنّع محركات السرعة العالية، تشارلز بورتر، على يد تشارلز ريتشارد، وعُرض في معرض لندن عام 1862. ^{[ 33 ]} يرسم مؤشر محرك البخار على الورق ضغط الأسطوانة خلال دورة التشغيل، ما يُتيح اكتشاف مختلف المشاكل وحساب القدرة الحصانية المُولّدة. ^{[ 63 ]} كان المهندسون والميكانيكيون ومفتشو التأمين يستخدمونه بشكل روتيني. يُمكن أيضًا استخدام مؤشر المحرك على محركات الاحتراق الداخلي. انظر صورة مخطط المؤشر أدناه (في قسم أنواع وحدات المحركات ).

اعتمد جيمس وات منظم السرعة الطارد المركزي لاستخدامه في محرك بخاري عام 1788، بعد أن رآه شريكه بولتون في معدات مطحنة دقيق كانا يبنيانها . [ ^{64 ] لم} يكن بإمكان المنظم تثبيت سرعة محددة، إذ كان يتخذ سرعة ثابتة جديدة استجابةً لتغيرات الحمل. كان المنظم قادرًا على التعامل مع تغيرات طفيفة، كتلك الناتجة عن تقلبات الحمل الحراري على المرجل. كما لوحظ ميلٌ للتذبذب عند أي تغيير في السرعة. ونتيجةً لذلك، لم تكن المحركات المجهزة بهذا المنظم فقط مناسبةً للعمليات التي تتطلب سرعة ثابتة، كغزل القطن. ^{[ 65 ]} جرى تحسين المنظم بمرور الوقت، وبدمجه مع خاصية قطع البخار المتغيرة، أصبح من الممكن تحقيق تحكم جيد في السرعة استجابةً لتغيرات الحمل قرب نهاية القرن التاسع عشر.

في المحرك البسيط، أو "محرك التمدد الأحادي"، تمر شحنة البخار بعملية التمدد كاملةً داخل أسطوانة واحدة. قد يحتوي المحرك البسيط على أسطوانة واحدة أو أكثر. ^{[ 66 ]} ثم يُصرّف البخار مباشرةً إلى الغلاف الجوي أو إلى مكثف. أما في محرك الضغط العالي، فعندما يتمدد البخار أثناء مروره، تنخفض درجة حرارته لعدم إضافة حرارة إلى النظام؛ يُعرف هذا بالتمدد الأديباتي ، وينتج عنه دخول البخار إلى الأسطوانة بدرجة حرارة عالية وخروجه منها بدرجة حرارة منخفضة. يتسبب هذا في دورة تسخين وتبريد للأسطوانة مع كل شوط، مما يُعدّ مصدرًا لانخفاض الكفاءة. ^{[ 67 ]}

يُعدّ تكثف البخار داخل الأسطوانة وإعادة تبخره السبب الرئيسي لفقدان الكفاءة في محركات البخار الترددية. تعمل أسطوانة البخار والأجزاء/المنافذ المعدنية المجاورة لها عند درجة حرارة تقع تقريبًا في منتصف المسافة بين درجة حرارة تشبع البخار الداخل ودرجة حرارة التشبع الموافقة لضغط العادم. عند دخول البخار عالي الضغط إلى أسطوانة التشغيل، يتكثف جزء كبير من البخار عالي الحرارة على شكل قطرات ماء على الأسطح المعدنية، مما يقلل بشكل ملحوظ من كمية البخار المتاحة للتمدد. عندما يصل البخار المتمدد إلى ضغط منخفض (خاصةً أثناء شوط العادم)، تتبخر قطرات الماء التي تشكلت حديثًا داخل الأسطوانة/المنافذ، ولا يُؤدي هذا البخار أي شغل إضافي داخل الأسطوانة.

توجد حدود عملية لنسبة تمدد أسطوانة محرك البخار، إذ أن زيادة مساحة سطح الأسطوانة تؤدي إلى تفاقم مشكلات التكثيف وإعادة التبخر داخلها. وهذا يُلغي المزايا النظرية المرتبطة بنسبة تمدد عالية في الأسطوانة الواحدة. ^{[ 68 ]}

ابتكر المهندس البريطاني آرثر وولف عام 1804 طريقةً لتقليل فقد الطاقة في الأسطوانات الطويلة جدًا ، وحصل على براءة اختراع محركه المركب عالي الضغط (محرك وولف المركب) عام 1805. في هذا المحرك، يتمدد البخار عالي الضغط الخارج من المرجل في أسطوانة عالية الضغط، ثم يدخل إلى أسطوانة أو أكثر منخفضة الضغط . ويحدث التمدد الكامل للبخار عبر عدة أسطوانات، مما يقلل بشكل كبير من انخفاض درجة الحرارة داخل كل أسطوانة. ومن خلال تمديد البخار على مراحل بنطاق حراري أصغر (داخل كل أسطوانة)، تقل مشكلة التكثيف وإعادة التبخر (الموصوفة سابقًا). وهذا بدوره يقلل من تسخين وتبريد الأسطوانات، مما يزيد من كفاءة المحرك. كما أن تقسيم التمدد إلى مراحل في عدة أسطوانات يقلل من تغيرات عزم الدوران. ^{[ 26 ]} ويتطلب الحصول على نفس القدر من العمل من الأسطوانة منخفضة الضغط حجمًا أكبر للأسطوانة، لأن هذا البخار يشغل حجمًا أكبر. لذلك، يتم زيادة قطر الأسطوانة، وفي حالات نادرة الشوط، في الأسطوانات ذات الضغط المنخفض، مما يؤدي إلى أسطوانات أكبر. ^{[ 26 ]}

تعمل محركات التمدد المزدوج (المعروفة عادةً بالمحركات المركبة ) على تمديد البخار على مرحلتين. ويمكن مضاعفة أزواج الأسطوانات، أو تقسيم عمل الأسطوانة الكبيرة ذات الضغط المنخفض بحيث تُفرغ أسطوانة واحدة ذات ضغط عالٍ البخار في أسطوانتين ذواتي ضغط منخفض، مما يُعطي تصميمًا ثلاثي الأسطوانات حيث يكون قطر الأسطوانة والمكبس متقاربًا، مما يُسهل موازنة الكتل المترددة. ^{[ 26 ]}

يمكن ترتيب المركبات ذات الأسطوانتين على النحو التالي:

• المركبات المتقاطعة : تُعرف أيضًا باسم مركبات "المستقبل". أسطوانات خارج الطور (< 180 درجة)، مما يتطلب استخدام "مستقبل" للعادم، والذي عادةً ما يكون مجرد صندوق الصمامات أو الغلاف نفسه.
• مركبات وولف : تكون الأسطوانات متوافقة في الطور أو مزاحة في الطور بمقدار 180 درجة.
• المركبات الترادفية : نوع من مركبات وولف. تتصل الأسطوانات ببعضها من طرف إلى طرف، وتدفع قضيب توصيل مشترك.
• المركبات الزاوية : شكل من أشكال المركبات المتقاطعة. يتم ترتيب الأسطوانات على شكل حرف V (عادة بزاوية 90 درجة) وتدير عمود مرفقي مشترك.

في المحركات المركبة ثنائية الأسطوانات المستخدمة في السكك الحديدية، تتصل المكابس بأعمدة المرفق كما في المحركات ثنائية الأسطوانات البسيطة، ولكن بفارق طور 90 درجة بينها ( مقسمة إلى أربعة أجزاء ). عند مضاعفة مجموعة التمدد المزدوج، مما ينتج عنه محرك مركب رباعي الأسطوانات، عادةً ما تكون المكابس الفردية داخل المجموعة متوازنة عند 180 درجة، وتكون المجموعات مضبوطة عند 90 درجة بالنسبة لبعضها البعض. في حالة واحدة (النوع الأول من محركات فوكلين المركبة )، تعمل المكابس بنفس الطور، حيث تدفع رأسًا متقاطعًا وعمود مرفق مشتركين، مضبوطين أيضًا عند 90 درجة كما في المحركات ثنائية الأسطوانات. في ترتيب المحركات المركبة ثلاثية الأسطوانات، يتم ضبط أعمدة المرفق ذات الضغط المنخفض إما عند 90 درجة مع عمود المرفق ذي الضغط العالي عند 135 درجة بالنسبة للعمودين الآخرين، أو في بعض الحالات، يتم ضبط جميع أعمدة المرفق الثلاثة عند 120 درجة. ^{[ 69 ]}

كان استخدام نظام المزج شائعًا في الوحدات الصناعية، وفي محركات الطرق، وشبه عالمي في محركات السفن بعد عام 1880؛ إلا أنه لم يكن شائعًا في قاطرات السكك الحديدية، حيث كان يُنظر إليه غالبًا على أنه معقد. ويعود ذلك جزئيًا إلى بيئة تشغيل السكك الحديدية القاسية والمساحة المحدودة التي يوفرها مقياس التحميل (خاصة في بريطانيا، حيث لم يكن نظام المزج شائعًا قط، ولم يُستخدم بعد عام 1930). ومع ذلك، ورغم أنه لم يكن شائعًا في أغلب البلدان، فقد كان شائعًا في العديد من البلدان الأخرى. ^{[ 70 ]}

يُعدّ تقسيم عملية التمدد إلى مراحل إضافية لزيادة الكفاءة امتدادًا منطقيًا للمحرك المركب (الموصوف أعلاه). والنتيجة هي محرك التمدد المتعدد . تستخدم هذه المحركات إما ثلاث أو أربع مراحل تمدد، وتُعرف بمحركات التمدد الثلاثي والرباعي على التوالي. تستخدم هذه المحركات سلسلة من الأسطوانات ذات أقطار متزايدة تدريجيًا. صُممت هذه الأسطوانات لتقسيم العمل بالتساوي بين كل مرحلة تمدد. وكما هو الحال في محرك التمدد المزدوج، إذا كانت المساحة محدودة، فيمكن استخدام أسطوانتين أصغر حجمًا لمرحلة الضغط المنخفض. عادةً ما تُرتّب أسطوانات محركات التمدد المتعدد بشكل خطي، ولكن استُخدمت تشكيلات أخرى متنوعة. في أواخر القرن التاسع عشر، استُخدم نظام يارو-شليك-تويدي للموازنة في بعض محركات التمدد الثلاثي البحرية . قسّم نظام YST مراحل التمدد ذات الضغط المنخفض بين أسطوانتين، واحدة في كل طرف من أطراف المحرك. سمح هذا بموازنة عمود المرفق بشكل أفضل، مما أدى إلى محرك أكثر سلاسة واستجابة أسرع، ويعمل باهتزاز أقل. أدى ذلك إلى شيوع استخدام محرك التمدد الثلاثي رباعي الأسطوانات في سفن الركاب الكبيرة (مثل فئة أولمبيك )، ولكن تم استبداله لاحقًا بمحرك التوربينات الذي يكاد يخلو من الاهتزازات . ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن محركات البخار الترددية ثلاثية التمدد استُخدمت لتشغيل سفن ليبرتي خلال الحرب العالمية الثانية ، والتي تُعد أكبر عدد من السفن المتطابقة التي بُنيت على الإطلاق. فقد تم بناء أكثر من 2700 سفينة في الولايات المتحدة الأمريكية، استنادًا إلى تصميم بريطاني أصلي.

تُظهر الصورة في هذا القسم رسماً متحركاً لمحرك ثلاثي التمدد. يمر البخار عبر المحرك من اليسار إلى اليمين. ويقع صندوق الصمامات لكل أسطوانة على يسار الأسطوانة المقابلة لها.

كانت محركات البخار البرية قادرة على تصريف بخارها إلى الغلاف الجوي، نظرًا لتوافر مياه التغذية بسهولة في العادة. قبل وأثناء الحرب العالمية الأولى ، هيمن محرك التمدد على التطبيقات البحرية، حيث لم تكن السرعة العالية للسفن ضرورية. إلا أنه تم استبداله بالتوربين البخاري ، وهو اختراع بريطاني ، عندما كانت السرعة مطلوبة، كما هو الحال في السفن الحربية، مثل سفن دريدنوت الحربية ، وسفن الركاب العابرة للمحيطات . وكانت سفينة إتش إم إس دريدنوت  ، التي بُنيت عام 1905، أول سفينة حربية رئيسية تستبدل تقنية المحرك الترددي المُثبتة بالتوربين البخاري الذي كان آنذاك تقنية حديثة. ^{[ 71 ]}

في معظم محركات المكابس الترددية، ينعكس اتجاه تدفق البخار في كل شوط (تدفق معاكس)، حيث يدخل ويخرج من نفس طرف الأسطوانة. تستغرق دورة المحرك الكاملة دورة واحدة للعمود المرفقي وشوطين للمكبس؛ وتتألف الدورة أيضًا من أربع مراحل : الدخول، والتمدد، والخروج، والضغط. تُتحكم هذه المراحل بواسطة صمامات تعمل غالبًا داخل صندوق بخار مجاور للأسطوانة؛ حيث توزع الصمامات البخار عن طريق فتح وإغلاق منافذ البخار المتصلة بطرف (أو أطراف) الأسطوانة، وتُدار بواسطة آلية صمامات ، والتي تتنوع أنواعها. ^{[ 72 ]}

تُنتج أبسط آليات الصمامات أحداثًا ذات مدة ثابتة خلال دورة المحرك، وغالبًا ما تجعل المحرك يدور في اتجاه واحد فقط. مع ذلك، تحتوي العديد منها على آلية عكسية تُتيح أيضًا وسيلة لتوفير البخار، حيث تُكتسب السرعة والزخم تدريجيًا عن طريق "تقصير فترة القطع "، أو بالأحرى، تقصير فترة دخول البخار؛ وهذا بدوره يُطيل فترة التمدد بشكل متناسب. ولكن، نظرًا لأن صمامًا واحدًا يتحكم عادةً في تدفقَي البخار، فإن قصر فترة القطع عند الدخول يؤثر سلبًا على فترتي العادم والضغط، واللتين يجب أن تظلا ثابتتين قدر الإمكان؛ فإذا كانت فترة العادم قصيرة جدًا، فلن يتمكن بخار العادم من الخروج من الأسطوانة بالكامل، مما يؤدي إلى اختناقها وزيادة الضغط بشكل مفرط ( "الارتداد" ). ^{[ 73 ]}

في أربعينيات وخمسينيات القرن التاسع عشر، بُذلت محاولات للتغلب على هذه المشكلة باستخدام آليات صمامات مختلفة حاصلة على براءات اختراع، مزودة بصمام تمدد منفصل ذي قطع متغير مثبت على الجزء الخلفي من صمام الانزلاق الرئيسي؛ وكان هذا الأخير عادةً ما يتميز بقطع ثابت أو محدود. وقد وفر هذا التصميم المدمج تقريبًا جيدًا للأحداث المثالية، على حساب زيادة الاحتكاك والتآكل، كما أن الآلية كانت تميل إلى التعقيد. وكان الحل الوسط المعتاد هو توفير تداخل عن طريق إطالة أسطح الاحتكاك للصمام بحيث تتداخل مع المنفذ على جانب الدخول، مما يؤدي إلى بقاء جانب العادم مفتوحًا لفترة أطول بعد حدوث القطع على جانب الدخول. ومنذ ذلك الحين، يُعتبر هذا الحل مُرضيًا بشكل عام لمعظم الأغراض، ويُتيح استخدام حركات ستيفنسون وجوي ووالشارتس الأبسط . أما آليات صمامات كورليس ، ولاحقًا آليات صمامات البوبيت ، فكانت تحتوي على صمامات دخول وعادم منفصلة تُدار بواسطة آليات تشغيل أو كاميرات مصممة بشكل يُعطي أحداثًا مثالية. لم تنجح معظم هذه التروس خارج سوق الأدوات المكتبية بسبب مشاكل أخرى متنوعة، بما في ذلك التسريب ودقة آلياتها. ^{[ 70 ] [ 74 ]}

تسعى محركات التدفق الأحادي إلى معالجة الصعوبات الناجمة عن دورة التدفق المعاكس التقليدية، حيث يتم تبريد المنفذ وجدران الأسطوانة خلال كل شوط بواسطة بخار العادم المار، بينما يهدر بخار الدخول الساخن جزءًا من طاقته في استعادة درجة حرارة التشغيل. يهدف التدفق الأحادي إلى معالجة هذا العيب وتحسين الكفاءة من خلال توفير منفذ إضافي لا يغطيه المكبس في نهاية كل شوط، مما يجعل تدفق البخار في اتجاه واحد فقط. وبهذه الطريقة، يحقق محرك التدفق الأحادي ذو التمدد البسيط كفاءة مكافئة لأنظمة الاحتراق المركبة التقليدية، مع ميزة إضافية تتمثل في أداء أفضل عند الأحمال الجزئية، وكفاءة مماثلة للتوربينات في المحركات الصغيرة التي تقل قدرتها عن ألف حصان. ومع ذلك، فإن تدرج التمدد الحراري الذي تُنتجه محركات التدفق الأحادي على طول جدار الأسطوانة يُسبب صعوبات عملية .

تتكون التوربينة البخارية من دوار واحد أو أكثر (أقراص دوارة) مثبتة على عمود إدارة، بالتناوب مع سلسلة من الأقراص الثابتة (أقراص ثابتة) مثبتة على غلاف التوربينة. تحتوي الدوارات على ترتيب شفرات يشبه المروحة عند الحافة الخارجية. يؤثر البخار على هذه الشفرات، مما ينتج عنه حركة دورانية. يتكون القرص الثابت من سلسلة مماثلة، ولكنها ثابتة، من الشفرات التي تعمل على إعادة توجيه تدفق البخار إلى مرحلة الدوار التالية. غالبًا ما تُصرف التوربينة البخارية إلى مكثف سطحي يوفر فراغًا. تُرتّب مراحل التوربينة البخارية عادةً لاستخلاص أقصى قدر من العمل المحتمل من سرعة وضغط محددين للبخار، مما يؤدي إلى سلسلة من المراحل ذات الضغط العالي والمنخفض بأحجام مختلفة. لا تكون التوربينات فعالة إلا إذا كانت تدور بسرعة عالية نسبيًا، لذلك عادةً ما يتم توصيلها بتروس تخفيض السرعة لتشغيل التطبيقات ذات السرعة المنخفضة، مثل مروحة السفينة. في الغالبية العظمى من محطات توليد الطاقة الكهربائية الكبيرة، يتم توصيل التوربينات مباشرةً بالمولدات دون استخدام تروس تخفيض السرعة. تبلغ السرعات النموذجية 3600 دورة في الدقيقة في الولايات المتحدة بتردد 60 هرتز، و3000 دورة في الدقيقة في أوروبا ودول أخرى بتردد 50 هرتز. في تطبيقات الطاقة النووية، ونظرًا لحجمها الهائل، تعمل التوربينات عادةً بنصف هذه السرعات، أي 1800 و1500 دورة في الدقيقة. كما أن دوار التوربين لا يُنتج الطاقة إلا عند الدوران في اتجاه واحد. لذلك، عادةً ما يلزم وجود مرحلة عكسية أو علبة تروس عند الحاجة إلى الطاقة في الاتجاه المعاكس.

تُوفر التوربينات البخارية قوة دورانية مباشرة، ولذلك لا تتطلب آلية ربط لتحويل الحركة الترددية إلى حركة دورانية. وبالتالي، تُنتج قوى دورانية أكثر سلاسة على عمود الإخراج. وهذا يُسهم في تقليل متطلبات الصيانة وتقليل تآكل الآلات التي تُشغلها مقارنةً بمحرك ترددي مماثل.

يُستخدم التوربين البخاري بشكل أساسي في توليد الكهرباء (حيث كان يُشكّل حوالي 90% من إنتاج الكهرباء العالمي في تسعينيات القرن الماضي) ^{[ 6 ]} . إلا أن الانتشار الواسع لوحدات التوربينات الغازية الكبيرة ومحطات الطاقة ذات الدورة المركبة النموذجية قد خفّض هذه النسبة إلى حوالي 80% للتوربينات البخارية. في مجال إنتاج الكهرباء، تتوافق سرعة دوران التوربين العالية مع سرعة المولدات الكهربائية الحديثة، والتي عادةً ما تكون متصلة مباشرةً بتوربيناتها المُشغّلة. أما في مجال الملاحة البحرية (كما في سفينة توربينيا )، فقد هيمنت التوربينات البخارية المزودة بنظام تخفيض السرعة (على الرغم من أن توربينيا كانت مزودة بتوربينات متصلة مباشرةً بالمراوح دون علبة تروس تخفيض السرعة) على دفع السفن الكبيرة طوال أواخر القرن العشرين، نظرًا لكفاءتها العالية (وحاجتها إلى صيانة أقل بكثير) مقارنةً بمحركات البخار الترددية. في العقود الأخيرة، حلت محركات الديزل الترددية والتوربينات الغازية محل الدفع البخاري بشكل شبه كامل في التطبيقات البحرية.

تُنتج جميع محطات الطاقة النووية تقريبًا الكهرباء عن طريق تسخين الماء لتوفير البخار الذي يُشغّل توربينًا متصلًا بمولد كهربائي . تستخدم السفن والغواصات التي تعمل بالطاقة النووية إما توربينًا بخاريًا مباشرةً للدفع الرئيسي، مع مولدات لتوفير الطاقة المساعدة، أو تستخدم نظام نقل توربيني كهربائي ، حيث يُشغّل البخار مجموعة مولدات توربينية مع توفير الدفع بواسطة محركات كهربائية. تم تصنيع عدد محدود من قاطرات السكك الحديدية التي تعمل بالتوربينات البخارية . حققت بعض القاطرات غير المكثفة ذات الدفع المباشر بعض النجاح في عمليات نقل البضائع لمسافات طويلة في السويد وفي نقل الركاب السريع في بريطانيا ، ولكن لم يتم تكرارها. في أماكن أخرى، ولا سيما في الولايات المتحدة، تم بناء تصاميم أكثر تطورًا ذات نقل كهربائي تجريبيًا، ولكن لم يتم إنتاجها. وُجد أن التوربينات البخارية لم تكن مناسبة تمامًا لبيئة السكك الحديدية، وفشلت هذه القاطرات في إزاحة وحدة البخار الترددية الكلاسيكية بالطريقة التي فعلتها قاطرات الديزل والكهرباء الحديثة.

محرك البخار ذو الأسطوانة المتذبذبة هو نوع من محركات البخار ذات التمدد البسيط، ولا يتطلب صمامات لتوجيه البخار إلى داخل الأسطوانة وخارجها. فبدلاً من الصمامات، تتأرجح الأسطوانة بأكملها بحيث تتطابق فتحة أو أكثر فيها مع فتحات في منفذ ثابت أو في محور الارتكاز . تُستخدم هذه المحركات بشكل أساسي في الألعاب والنماذج نظرًا لبساطتها، ولكنها استُخدمت أيضًا في محركات عاملة بالحجم الطبيعي، لا سيما على السفن حيث تُقدّر صغر حجمها. ^{[ 76 ]}

من الممكن استخدام آلية تعتمد على محرك دوار بدون مكابس، مثل محرك وانكل، بدلاً من الأسطوانات وآلية الصمامات في محرك البخار الترددي التقليدي. صُممت العديد من هذه المحركات منذ عهد جيمس وات وحتى يومنا هذا، ولكن لم يُبنَ منها إلا القليل، ودخل عدد أقل منها في الإنتاج الكمي؛ انظر الرابط أسفل المقال لمزيد من التفاصيل. تكمن المشكلة الرئيسية في صعوبة إحكام إغلاق الدوارات لمنع تسرب البخار في مواجهة التآكل والتمدد الحراري ؛ فالتسريب الناتج عنها يجعلها غير فعالة للغاية. كما يُعدّ غياب آلية التمدد، أو أي وسيلة للتحكم في قطع التيار ، مشكلة خطيرة في العديد من هذه التصاميم.

بحلول أربعينيات القرن التاسع عشر، بات من الواضح أن هذا المفهوم ينطوي على مشاكل جوهرية، وقد قوبلت المحركات الدوارة بشيء من السخرية في الصحافة التقنية. ومع ذلك، أدى ظهور الكهرباء، والمزايا الواضحة لتشغيل الدينامو مباشرةً من محرك عالي السرعة، إلى انتعاش الاهتمام بهذا النوع من المحركات في ثمانينيات وتسعينيات القرن التاسع عشر، وحققت بعض التصاميم نجاحًا محدودًا .

من بين التصاميم القليلة التي صُنعت بكميات كبيرة، تبرز تصاميم شركة هولت براذرز للمحركات البخارية الدوارة في ستوكهولم، السويد، والمحرك الكروي لبرج بيوشامب . استُخدمت محركات برج بيوشامب من قِبل شركة غريت إيسترن للسكك الحديدية لتشغيل مولدات الإضاءة على قاطراتها، ومن قِبل الأميرالية لتشغيل المولدات على متن سفن البحرية الملكية . وفي نهاية المطاف، استُبدلت هذه المحركات في هذه التطبيقات المتخصصة بتوربينات بخارية.

يمثل نظام "إيوليبيل" استخدام البخار وفقًا لمبدأ تفاعل الصاروخ ، وإن لم يكن ذلك للدفع المباشر.

في العصر الحديث، اقتصر استخدام البخار في صناعة الصواريخ، وخاصةً في سيارات الصواريخ. تعمل صواريخ البخار عن طريق ملء وعاء ضغط بالماء الساخن تحت ضغط عالٍ، ثم فتح صمام يؤدي إلى فوهة مناسبة. يؤدي انخفاض الضغط فورًا إلى غليان جزء من الماء، فيخرج البخار عبر الفوهة، مما يُولّد قوة دافعة. ^{[ 77 ]}

كانت عربة فرديناند فيربيست تعمل بواسطة مولد كهربائي في عام 1679.