في الأنظمة البحرية، تعمل المحركات الهيدروليكية كحلقة الاتصال الرئيسية بين مصادر الطاقة والحركة الميكانيكية الفعلية. وتعمل هذه المحركات باستخدام سوائل تحت ضغط، مما يسمح لها بتحويل الطاقة الهيدروليكية بكفاءة تزيد عن 92٪ عندما تكون جميع العوامل مثالية. وهذا يجعلها أفضل بكثير من الخيارات الكهربائية للسفن، حيث يُعد كل رطل إضافي أمراً بالغ الأهمية. تكمن الفائدة الحقيقية في هذا المستوى العالي من الكفاءة، إذ يعني أن مشغلي السفن يمكنهم الحفاظ على تحكم دقيق في سرعة الدفة حتى عند بذل أقصى حمولة. ومن المعروف أن محركات البستون ذات الجودة البحرية قادرة على الاستمرار في الأداء بشكل موثوق لأكثر من 15000 ساعة متواصلة في مياه المحيط المالحة أيضاً. وقد أكدت دراسة حديثة نُشرت في مجلة الهندسة البحرية هذه الادعاءات المستمدة من الخبرة الميدانية.
توصيل المحركات الهيدروليكية مباشرة بمحركات الدفع المزدوج والخطوط المحورية يلغي صناديق التروس الوسيطة، مما يوفر حوالي 18 إلى 22 في المئة من فقدان القدرة مقارنةً بأنظمة الديزل الكهربائية التقليدية. أظهرت دراسة بحثية من عام 2022 تناولت قاطرات من الفئة الجليدية شيئًا مثيرًا للاهتمام أيضًا - حيث تستجيب وحدات الدفع الهيدروليكية من نوع Z بسرعة أكبر بنسبة 34 في المئة في حالات الطوارئ لأنها يمكن أن تغيّر اتجاهها فورًا دون ارتداء الأجزاء. وهناك ميزة إضافية: ضوابط التعويض عن الضغط المدمجة التي تحافظ على الاستجابة لأنها تقوم تلقائيًا بتعديل تدفق السوائل بناءً على حالة الأمواج والوزن الذي يجب نقله.
في عملية إعادة تأهيل سفينة حاملة للمركبات بطول 240 مترًا، أدى استبدال المحركات القديمة ذات الدفع المباشر بنظام دفع هيدروليكي خاضع للتحكم الرقمي إلى النتائج التالية:
أثبتت الشبكة الهيدروليكية المغلقة للنظام فعاليتها الكبيرة في التعامل مع الزيادات المفاجئة في الحمل أثناء التسارع السريع، حيث حافظت على 98.4% من عزم الدوران المقنن عند ميل الهيكل بزاوية 5°. وأفاد المشغلون بتحسن بنسبة 22% في دقة الرسو مقارنةً بالتكوين الميكانيكي السابق.
أصبح المحرك الهيدروليكي عامل تغيير كبير في توجيه السفن بفضل قدرته على تحويل الضغط الهيدروليكي إلى حركة ميكانيكية دقيقة. يمكن لهذه الأنظمة تعديل مواقع الدفة بدقة تصل إلى المليمتر، وهي نقطة مهمة جدًا عندما تحتاج السفن إلى التحرك بين الموانئ المزدحمة أو تفادي العوائق غير المتوقعة تحت الأمواج. تستجيب معظم السفن الحديثة المجهزة بأنظمة توجيه هيدروليكية خلال أربع ثوانٍ فقط، مما يسمح للقادة بإجراء تعديلات سريعة دون فقدان الكثير من السرعة. تدعم دراسة حديثة نُشرت في مجلة الهندسة البحرية هذا الأمر، حيث تُظهر كيف تحدث أوقات الاستجابة السريعة هذه فرقًا كبيرًا أثناء المناورات الطارئة في المواقف الضيقة.
تُشغّل المحركات الهيدروليكية وحدات الدفع الموجه (azimuth) ووحدات الدفع النفقية التي تحافظ على استقرار السفن أثناء العمل في المناطق البحرية العميقة أو تحت سطح البحر في المشاريع الفرعية. وتتميّز هذه المحركات بأداء قوي من حيث عزم الدوران، مما يمكّن المشغلين من تعديل الدفع باستمرار لمجابهة مختلف القوى مثل الرياح الهائجة، والأمواج المتلاطمة، والتيارات البحرية الجاذبة للسفينة. وقد أظهرت بعض الاختبارات الحديثة فعلاً أن السفن التي تستخدم أنظمة التموضع الديناميكية العاملة بالهيدروليك تستهلك ما يقارب 18 بالمئة أقل من الوقود مقارنةً بالأنظمة الميكانيكية القديمة عندما تحتاج إلى الثبات في موقع واحد لفترات طويلة.
السفن التي تتحرك عبر الأماكن الضيقة مثل الموانئ والممرات المائية الضيقة تعتمد على المحركات الهيدروليكية لتنفيذ مناورات دوران شديدة الضيق، أحيانًا لا تتجاوز طول السفينة نفسه. ما يجعل هذه المحركات مفيدة جدًا هو سرعة عكس اتجاه القوة لديها. أظهرت دراسة أجريت العام الماضي أن السفن المجهزة بهذه الأنظمة الهيدروليكية حققت نجاحًا أكبر في الرسو بنجاح داخل الموانئ الآسيوية المزدحمة، مع انخفاض في المشكلات المبلغ عنها بنسبة نحو الثلث. ويُقدّر المهنيون البحريون التحكم الدقيق الذي توفره هذه المحركات عند السرعات المنخفضة، وهو أمر بالغ الأهمية عند المحاذاة مع بوابات القناطر أو الارساء بجانب هياكل الرسو دون التسبب في أي ضرر.
تشمل المزايا الرئيسية في هذه التطبيقات ما يلي:
على عكس البدائل الكهربائية، تحتفظ الأنظمة الهيدروليكية بالعزم الكامل عند السرعات القريبة من الصفر لفة في الدقيقة، مما يجعلها مثالية لتوجيه الناقلات العملاقة أو كاسحات الجليد عبر الممرات المائية الضيقة.
تعتمد أنظمة مناولة المواد البحرية بشكل كبير على المحركات الهيدروليكية، نظرًا لأن هذه الأنظمة تحتاج إلى قوة خام ودقة متناهية أثناء التشغيل في ظروف بحرية قاسية. في عرض البحر، تقوم هذه المحركات بتشغيل.winch التي تُستخدم في إدارة حبال المرساة ذات مقاومة كسر تبلغ حوالي 4500 كيلو نيوتن. ويمكن لهذه القوة التحكم في مراسي يتجاوز وزن كل منها 15 طنًا. وبالنسبة لرافعات السطح أيضًا، فإن الطاقة الهيدروليكية تُحدث فرقًا كبيرًا، حيث تحافظ على تحديد دقيق لمواقع الحمولات حتى في مواجهة رياح تصل سرعتها إلى حوالي 30 عقدة. ويؤيد هذا ما ورد في تقرير عام 2024 حول موثوقية المعدات البحرية، والذي يوضح مدى بقاء هذه الأنظمة موثوقة بالرغم من الظروف الجوية الصعبة.
تحزم المحركات الهيدروليكية قوة كبيرة من حيث كثافة العزم، مما يعني أن أنظمة النقل يمكنها التعامل مع حاويات الوزن الشديد البالغة 25 طناً مع تسارع أكثر سلاسة مقارنة بالخيارات الكهربائية. تصبح القدرة على تحمل الأحمال الزائدة مهمة للغاية في المواقف الصعبة التي لا يكون فيها التحميل متوازناً بشكل صحيح، وهي حالة تحدث باستمرار في عمليات الرص/التفريغ (Roll on Roll off). وعند حدوث تغير مفاجئ في توزيع الوزن، فإن المحركات الهيدروليكية تقوم بضبط نفسها تلقائياً، مما يخفف الضغط عن مكونات المعدات. تُظهر دراسات صناعية أن هذا يقلل فعلاً من التآكل والتلف بنسبة تتراوح بين 18 إلى 22 بالمئة مقارنة بالنقل الميكانيكي التقليدي. ومن هنا تأتي أهمية اختيار العديد من المشغلين لها نظراً لموثوقيتها في الظروف القاسية.
تواجه الأنظمة الهيدروليكية البحرية بعض التحديات الجادة في عرض المياه. يجب أن تكون قادرة على مقاومة تآكل مياه البحر المالحة الذي يأكل الأجزاء المعدنية، والتعامل مع الأحمال المتغيرة باستمرار أثناء تحرك السفن عبر الأمواج، فضلاً عن الحاجة إلى الاندماج في مساحات ضيقة حيث يُعد كل إنش مهمًا. بالنسبة للعمليات التي تراعي الميزانية، لا تزال المحركات المسننة هي الخيار المفضل في تطبيقات مثل الرافعات المساعدة. تحافظ هذه المحركات على بساطة التصميم مع الحفاظ على كفاءة تتراوح بين 85 و90 بالمئة خلال دورات العمل الطويلة وفقًا لتقرير أنظمة دفع السفن لعام الماضي. أما عند النظر إلى محركات الريشة، فإنها توفر فعليًا ثبات عزم دوران أفضل بنسبة 15 بالمئة مقارنة بنظيراتها المسننة، مما يجعلها خيارًا مناسبًا لمضخات التوجيه التي تتطلب مستويات طاقة معتدلة. ولكن إذا كانت الأولوية القصوى هي العمر الافتراضي في ظل الظروف القاسية لمياه البحر المالحة، فإن المحركات المكبسية تتفوق حقًا. تُظهر الأبحاث أن هذه المحركات تدوم تقريبًا ثلاثة أضعاف المدة في وحدات الدفع الموضعية الديناميكية، نظرًا لأن مكوناتها المحورية تكون مُصلبة خصيصًا ضد التآكل الناتج عن التعرض المستمر لمياه البحر.
في البيئات البحرية، تصل المحركات المكبسية عادةً إلى كفاءة حجمية تبلغ حوالي 94 إلى 97 بالمئة بفضل ألواح الصمامات وكتل الإمالة المتطابقة بدقة. تُعد ميزة التحكم التدريجي في القدرة هذه المحركات مكونات أساسية في أنظمة الدفع الهجينة، حيث تقلل من استهلاك الوقود بنسبة تقارب 18% عند اضطرار السفن إلى الحركة بسرعات منخفضة أثناء الرسو أو التنقل في الأماكن الضيقة وفقًا لتقرير حديث نشرته مجلة الهندسة البحرية في عام 2024. وعلى الرغم من الحاجة إلى أخذ عينات من الزيت بشكل أكثر تكرارًا بنسبة 30% تقريبًا مقارنة بالمحركات المسننة القياسية، إلا أن الطرازات الحديثة تأتي الآن بطبقات خاصة مقاومة للتآكل الناتج عن مياه البحر. تساعد هذه الطبقات الحامية على إطالة عمر الختم قبل الحاجة إلى الاستبدال، وقد تصل في بعض الأحيان إلى حوالي 8,000 ساعة تشغيل بين عمليات الاستبدال، وذلك حسب ظروف الاستخدام.
غالبًا ما تجمع السفن التي تقل احتياجات الطاقة فيها عن 5 ميغاواط بين المحركات المسننة للأنظمة المساعدة ومحركات المكبس للدفع الرئيسي، مما يؤدي إلى تحسين التكاليف على مدى العمر التشغيلي بنسبة 22% مقارنةً بالتوصيلات ذات المحرك الواحد.
عندما يتعلق الأمر بالتطبيقات البحرية، فإن المحركات الهيدروليكية تتميز بأداء قوي حيث تصل كثافة القدرة إلى حوالي 3 كيلوواط لكل كيلوجرام وتظل الكفاءة عند نحو 90% حتى عند الغمر في مياه البحر المالحة. وتفوق هذه المحركات البديلة الكهربائية بنسبة تقارب 40% من حيث المقارنة بين الحمولة التي يمكنها تحملها مقابل كتلتها الذاتية وفقًا لبحث أجرته شركة هارفارد فيلتريشن (Harvard Filtration) عام 2023. ما يميزها هو الغلاف القوي المصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ مقترنًا بختمات متطورة تتحمل ضغوطًا تزيد عن 300 بار. وهذا يعني أنها تستمر في العمل بشكل موثوق حتى بعد سنوات من التعرض المستمر لمياه البحر المسببة للتآكل. كما أنها تتحمل اهتزازات شديدة جدًا – تصل إلى 15 مرة من قوة الجاذبية الأرضية (G-forces) أثناء العواصف دون أن تتوقف عن العمل. هذا النوع من المتانة مهم جدًا للسفن والمنصات العائمة حيث يجب أن تدوم المعدات في ظل الظروف القاسية.
توفر المحركات الهيدروليكية المصممة بدقة ثباتًا في العزم بنسبة ±1٪ عبر نطاقات تتراوح بين 0 و2500 دورة في الدقيقة، مما يتيح انتقالات سلسة بين المناورة في المرافئ والسير في عرض البحر. وتمنع هذه القابلية للتحكم حدوث تجويف في المروحة أثناء الانعكاسات المفاجئة للدفع، مع الحفاظ على مستويات الضجيج حول 85 ديسيبل، وهو ما يعود بالفائدة على سلامة الطاقم وحماية الحياة البرية البحرية.
بفضل فترات الخدمة التي تصل إلى 8000 ساعة وتصاميم المكونات الوحدوية، تحقق المحركات الهيدروليكية تكاليف دورة حياة أقل بنسبة 35٪ مقارنةً بأنظمة النقل الميكانيكية في التطبيقات البحرية. ويُوفّر المشغلون ما متوسطه 18000 دولار سنويًا لكل وسيلة نقل بفضل تقليل احتياجات التزييت واعتماد مواد مقاومة للتآكل تمدّد عمر الأختام بنسبة 70٪ في البيئات ذات الملوحة العالية.
توفر المحركات الهيدروليكية نقل طاقة عالي الكفاءة مع تحكم دقيق في سرعات المراوح، مما يؤدي إلى تقليل استهلاك الوقود وتحسين القابلية على المناورة. وهي موثوقة في ظروف المياه المالحة وتقلل من تآكل الأجزاء.
تحسّن المحركات الهيدروليكية القابلية على المناورة من خلال تشغيل أنظمة التوجيه للتحكم الدقيق، وأنظمة الدفع الجانبي للوضع الديناميكي، مما يسمح بالتنقل السريع والاستجابة الفورية، خاصة في المساحات الضيقة أو المحدودة.
تُستخدم محركات هيدروليكية من نوع التروس، والريش، والمحاور حسب الاحتياجات المحددة: محركات التروس للمهام المساعدة البسيطة، ومحركات الريش لثبات العزم، ومحركات المحاور للتحمل في الظروف القاسية.
جميع الحقوق محفوظة © 2025 شركة الفائزون بالتجارة المحدودة، باودينغ. - سياسة الخصوصية
