فائدة الشراع في السفينة

فائدة الشراع في السفينة وكيفية نشأتها

الشراع هو هيكل مرن مصنوع من القماش أو انواع من الالياف الاخرى يستخدم طاقة الرياح لدفع السفن الشراعية، بما فيها المراكب الشراعية، راكبي الأمواج الهوائية، القوارب الجليدية، حتى المركبات البرية التي تعمل بالأشرعة.

 ويمكن صنع الأشرعة من خليط من المواد المنسوجة – بما في ذلك القماش أو البوليستر، أو الأغشية الرقيقة أو الشعيرات المترابطة ويكون ذلك عادة في شكل ثلاثي أو رباعي الجوانب.

فائدة الشراع في السفينة

  • الشراع يزوِّد قوة دفع السفينة بمقدار من الرفع والجر من قبل البحارة، الامر الذي يعتمد على زاوية الحركة (زاوية الريح الظاهرة)، و الرياح الظاهرة هي عبارة عن سرعة الهواء التي تختبرها المركبة المتحركة وهي التأثير المشترك لسرعة الرياح الحقيقية وسرعة المركب الشراعي. 
  • غالبا ما يكون توجيه المركب الشراعي نحو الريح أو نقطة الشراع مقيِّدا بزاوية حركه الشراع، وعلى نقاط الشراع حيث يمكن محاذاة الحافة الامامية للشراع بالرياح الظاهرة، يمكن أن يعمل الشراع كطائرة تحلِّق بقوة دفع مع مرور الهواء على سطحه -تماما كما يولِّد الجناح الجوي قوة رفع.
  • كلما ابتعدت زاوية الدفع عن الرياح الظاهرة عندما توجه الزورق الشراعي باتجاه الريح، ازدادت قوة السحب وانخفضت قوة الرفع بوصفها قوى دافعة، حتى تغلب قوى السحب على الشراع المتجه باتجاه الريح، فلا يمكن للأشرعة أن تولّد قوة دفع إذا كانت محاذية جدا للريح.
  • يمكن ربط الأشرعة بسارية أو بمرجل أو بجدار آخر أو ربطها بسلك معلَّق بسارية، ويتم رفعها عادة بخط يُدعى الكر، وزاويتها المتعلقة بالرياح يتحكم فيها عادة خط يُدعى الملاءة. وفي الاستعمال، قد تُصمَّم المنحنيات في الاتجاهين على طول سطحها، وغالبا ما يكون ذلك نتيجة الحواف المنحنية، ويمكن استخدام المضارب لتمديد الحافة الجانبية للأشرعة الى ما وراء خط نقاط الملحقات.

تصميم شراع السفن

يتم تكوين كل اجهزة سفينة في خطة الشراع، بما يتناسب مع حجم المركبة الشراعية، خطة الشراع هي مجموعة من الرسومات ، التي يتم إعدادها عادة من قبل مهندس معماري بحري والذي يظهر التركيبات المختلفة من الشراع المقترحة لسفينة شراعية. 

قد تختلف خطط الشراع لظروف الرياح المختلفة – خفيفة إلى ثقيلة. تم بناء كل من السفن ذات المواصفات المربعة  و مثلثه الشكل مع مجموعة واسعة من التشكيلات.

تاريخ شراع السفن

وتظهر الدراسات الأثرية لخزفيات الحضارة القوطية استخدام القوارب الشراعية منذ الألف السادس قبل الميلاد، وتوفر الحفريات في فترة أوبيد في بلاد ما بين النهرين أدلة مباشرة على وجود قوارب شراعية.

 فائدة الشراع في السفينة

شراع مربع الشكل

تم تصوير الأشرعة من مصر القديمة حوالي عام 3200 قبل الميلاد ، حيث أبحرت قوارب القصب في اتجاه تيار نهر النيل، كما كان السومريون القدماء يستخدمون المراكب الشراعية مربعة الشكل في الوقت نفسه تقريبا. 

ويُعتقد انهم اسسوا طرقا تجارية بحرية بعيدة كوادي السِّند، بينما بدأ اليونانيون والفينيقيون المتاجرة بالسفن حوالي فترة 1200 قبل الميلاد.

شراع مخالب السلطعون

وأول السفن الشراعية المتجهة إلى البحر أنشأها سكان أستراليا ونيسيا القادمون من جنوب الصين وتايوان،  فقد نجحت سفنهم في الإبحار لمسافات كبيرة جدا في عرض المحيط بفضل اختراعها اشرعة الكاتاماران، الزوارق السريعة، وأشرعة مخلب السلطعون الثلاثية الأطراف وعالية الكفاءة.

وهذا التطور ادى إلى توسُّع استرالى في فترة 3000 الى 1500 قبل الميلاد فى تايوان، وبعد ذلك قاموا باستعمار جزر البحر جنوب شرق آسيا، ثم أبحروا أكثر فأكثر إلى ميكرونيزيا، جزيرة ميلانيزيا، بولينيزيا، ومدغشقر، واستعمروا في نهاية المطاف أراضي تمتد إلى نصف الكرة الأرضية.

كانت أشرعة مخلب السرطان المستخدمة مع السفن أحادية الزناد في ميكرونيزيا، وجزر ميلانيزيا، وبولينيزيا، ومدغشقر غير مستقرة على نحو كبير عندما تتحرك باتجاه الغرب.

و لمعالجة هذا الأمر، طور الاسترونيون في هذه المناطق تقنية التحويل للابحار، وذلك بمساعدة محركات إطلاق مفردة يمكن عكسها.

 وفي بقية أستراليا، كانت أشرعة مخلب السلطعون تستخدم بشكل رئيسي لزوارق مزدوجة الزناد (Trimarans) والزوارق المزدوجة البدن (catamarans)، الذي بقي مستقراً باتجاه الريح.

وفي غرب الجزيرة جنوب شرق آسيا، تطورت أشرعة مربعة بعد ذلك أيضا من شراع مخلب السرطان، وكلاهما احتفظ بميزة استراليا بوجود أكثر من نتوء واحد يساند الشراع.

الأشرعة اللاتينية

وفي البحر الأبيض المتوسط، ظهرت اشرعة لاتينية وحيدة الفتحات نحو القرن الثاني الميلادي، على الرغم من أن منشأه لا يزال مثار خلاف، يُعتقد أنه نشأ من الاتصال المبكر مع السفن التجارية لجنوب شرق آسيا -أستراليا في المحيط الهندي مع أشرعة مخلب السلطعون.

صار استعمالها عمليا بفضل المناخ اللطيف عموما، وفي إيطاليا قبل قرون قليلة من عصر النهضة بدأت تستبدل الأشرعة المربعة التي هيمنت على كل أنحاء اوروپا منذ بداية عصر استعمال السفن و الابحار والسفر فى البحار.

وكان سكان شمال أوروبا يقاومون اعتماد الأشرعة الأمامية والخلفية، على الرغم من أنهم شاهدوا استخدامها في مجال التجارة وأثناء الحملات الصليبية.

غير عصر النهضة هذا الواقع: ابتداءً من سنة ١٤٧٥، ازداد استخدام الاشرعه الامامية والخلفية، وفي غضون مئة سنة انتشر استخدام هذا النوع على الأنهار في بريطانيا وشمال فرنسا والبلدان المنخفضة، رغم ان الاشرعه المربعة ظلّت تستخدم في الظروف الأكثر قساوة في بحر الشمال المفتوح وكذلك من الإبحار عبر المحيط الأطلسي والمحيطات.

كان أداء الشراع اللاتيني أفضل بالنسبة للسفن الأصغر حجما في عكس اتجاه الريح، وخلال القرن السادس عشر والتاسع عشر، طورت في أوروبا الكثير من الاشرعة الامامية، مما حسَّن قدرة السفن الاوروبية على الإبحار عكس الريح.

 فائدة الشراع في السفينة

ما هي مادة تصنيع الشراع

تستمد الأشرعة خصائصها ومتانتها من قوة ونوع النسيج الذي يصنع منه قماش الشرع ومدى مقاومته بالإضافة الى عوامل أخرى تحدد مادة تصنيع الشراع.

ومن العوامل التي يتم تحديدها لتقييم نوع الألياف ما يلي: ( النموذج الأولي للألياف، قوة التماسك، مدى تغير شكله، مدى المرونة).

يحدد كل من التكلفة الأولية ومتانة المادة و فعاليتها التكلفة بمرور الوقت.

كانت الاشرعة تُصنع عادة من الكتان او القماش القطني، المواد المستخدمة في الأشرعة، اعتبارا من القرن الحادي والعشرين، تشمل النايلون المستخدم في الأشرعة -حيث يتميز بالوزن الخفيف والمقاومة المرنة للصدمات -ومجموعة من الألياف، تستخدم في الأشرعة المثلثة، تشمل ألياف داكرون و أراميد -بما في ذلك الكيفلار، وألياف بوليمر بلورية، بما في ذلك فيتران.

بناء السفن الشراعية

تشمل الأشرعة التقليدية الألواح التي تُخيط في أغلب الاحيان بعضها ببعض، ويتم لصقها ببعضها بعض الأحيان ، وهناك تشكيلتين أساسيتان، هما الشكل المستعرض والشكل نصف القطري.

أما الأشرعة المتداخلة فتحيط بعضها بعضا بالتوازي، وغالبا ما تكون موازية لقدم الشراع، وهي الأقل تكلفة بين جميع أنواع الأشرعة، والأشرعة نصف القطرية لها ألواح تمتد من الزوايا بهدف نقل الجهد بكفاءة، وعادة ما يكون أداؤها أعلى من أداء الأشرعة المستعرضة. 

ويتكون الشراع المزدوج (نصف القطر) من ألواح تمتد من زاويتين أو ثلاث زوايا ؛ أما الشراع الثلاثي له ألواح تمتد من الزوايا الثلاث.

ألواح الشراع التقليدية مخيطة أو ملصقه معا، والأشرعة عبارة عن هياكل قابلة للشد، لذا فإن دور الشريط البحري هو نقل الحمولة والجهد من لوحة إلى أخرى.