قارب متعدد الهياكل

في عام 1916، حصل ليوناردو توريس كيفيدو على براءة اختراع " بينافي" ، ^{[ 10 ]} وهي أول سفينة حديثة متعددة الهياكل مصنوعة من الفولاذ، والتي أدخلت وصلات هيكلية مرنة لحل مشكلة الالتواء الناتج عن البحر، وهو إسهام مبكر في هندسة القوارب السريعة ذات الهيكلين. ^{[ 11 ] [ 12 ]}

ومن بين الرواد المعاصرين لتصميم الهياكل المتعددة جيمس وارهام (المملكة المتحدة)، وديريك كيلسال (المملكة المتحدة)، وتوم لاك (المملكة المتحدة)، ولوك كروثر (أستراليا)، وهيدلي نيكول (أستراليا)، ومالكولم تينانت (نيوزيلندا)، وجيم براون (الولايات المتحدة الأمريكية)، وآرثر بيفر (الولايات المتحدة الأمريكية)، وكريس وايت (الولايات المتحدة الأمريكية)، وإيان فارير (نيوزيلندا)، ولوم أوشن (نيوزيلندا)، ودارين نيوتن (المملكة المتحدة)، وجينس كورنينغ (الدنمارك)، وديك نيويك (الولايات المتحدة الأمريكية).

الزورق ذو العارضة الجانبية الواحدة هو زورق مزود بعارضة جانبية رفيعة ("أما") مثبتة بدعامتين أو أكثر ("أكاس"). يُدفع هذا الزورق عادةً بالمجاديف. يُشار إلى الزوارق ذات العارضة الجانبية الواحدة التي تستخدم الأشرعة خطأً باسم " بروا ". في حين أن كلاً من الزوارق ذات العارضة الجانبية الواحدة والبروا تستمد ثباتها من العارضة الجانبية، إلا أن البروا تحتاج إلى العارضة الجانبية بشكل أكبر لموازنة تأثير ميلان الشراع. يمكن أن تكون العارضة الجانبية في البروا إما على جانب الريح أو على الجانب المواجه للريح، أو في البروا المُغيرة للمسار، وهي قابلة للتبديل. مع ذلك، في الآونة الأخيرة، تميل البروا إلى إبقاء العارضة الجانبية إما في الجانب المواجه للريح أو في الجانب الآخر، مما يعني أنه بدلاً من تغيير المسار، يلزم إجراء "تحويل"، حيث يصبح مقدمة الزورق مؤخرة، والعكس صحيح.

الكاتاماران سفينة ذات هيكلين متوازيين. بدأ إنتاج الكاتاماران التجاري في إنجلترا خلال القرن السابع عشر. وبحلول منتصف القرن العشرين، بُذلت محاولات منفصلة لإنتاج كاتاماران تعمل بالبخار. إلا أن النجاح تطلب مواد أفضل وتقنيات هيدروديناميكية أكثر تطوراً. وخلال النصف الثاني من القرن العشرين، ازدهرت تصاميم الكاتاماران. وتُستخدم هذه التصاميم في سباقات القوارب، والإبحار، والسياحة، وصيد الأسماك.

عادةً ما يتم ربط هيكلي القارب ذي الهيكلين بواسطة جسر، على الرغم من أن بعض قوارب الكاتاماران السياحية الأبسط ^{[ 13 ]} تحتوي ببساطة على منصة ممتدة بين العوارض (أو "أكاس"). ^{[ 14 ]} كما أن قوارب الكاتاماران الصغيرة التي يمكن إنزالها على الشاطئ، مثل هوبي كات ، تحتوي أيضًا على منصة ممتدة بين الهيكلين.

تستمد القوارب ذات الهيكلين ثباتها من المسافة بين هيكليها - الخلوص العرضي - فكلما زادت هذه المسافة، زاد الثبات. ^{[ 15 ]} عادةً ما تكون هياكل القوارب ذات الهيكلين نحيفة، على الرغم من أنها قد تتسع فوق خط الماء لتوفير طفو احتياطي. ^{[ 16 ]} يحدد الخلوص الرأسي بين مستوى الماء التصميمي وقاع سطح الجسر احتمالية الاحتكاك بالأمواج. زيادة الخلوص الرأسي تقلل من هذا الاحتكاك وتزيد من قدرة القارب على الإبحار في مختلف الظروف ، ضمن حدود معينة. ^{[ 17 ]}

يُعدّ تصميم الهيكل المزدوج (الكاتاماران) فعالاً في تعزيز ثبات القوارب الشخصية الصغيرة والخفيفة والضيقة المصممة للتجديف والتزويد بمحركات خارجية محمولة. يتميز كاتاماران Wavewalk S4 Microskiff ، الذي يزن 45 كيلوغراماً (100 رطل) وعرضه 96 سنتيمتراً (38 بوصة) ، بثبات كافٍ يسمح لثلاثة صيادين بالغين بالوقوف فيه والصيد بثقة تامة، كما يسمح لهم بالتجديف فيه بثقة تامة.

التريماران (أو ذو العارضة المزدوجة) هو سفينة ذات عوامتين جانبيتين مثبتتين على جانبي الهيكل الرئيسي بواسطة عارضة عرضية أو جناح أو أي شكل آخر من أشكال البنية الفوقية. وهي مشتقة من السفن التقليدية ذات العارضة المزدوجة في جنوب شرق آسيا. ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]} على الرغم من أنها ليست بولينيزية الأصل، ^{[ 5 ] [ 6 ]} فإن التريماران الغربية تستخدم مصطلحات بولينيزية تقليدية للهيكل ( vaka )، والعوامات ( ama )، والوصلات ( aka ). ^{[ 18 ]} كلمة "تريماران" هي كلمة مركبة من "tri" و "(cata)maran" ، ^{[ 19 ]} وهو مصطلح يُعتقد أن فيكتور تشيتشيت ، المصمم الرائد للسفن متعددة الهياكل الحديثة، المولود في أوكرانيا (التي كانت آنذاك جزءًا من الإمبراطورية الروسية )، هو من صاغه. ^{[ 20 ]}

تستخدم بعض تصميمات السفن ثلاثية الهيكل الهياكل الخارجية لتعزيز الاستقرار والسماح بغاطس ضحل، ومن الأمثلة على ذلك السفينة التجريبية RV Triton ^{[ 21 ]} وفئة Independence من سفن القتال الساحلية (الولايات المتحدة). ^{[ 22 ]}

تم اقتراح بعض القوارب متعددة الهياكل ذات أربعة هياكل (كوادريماران) أو خمسة هياكل (بنتيماران)، ولكن لم يُبنَ منها إلا القليل. ^{[ 23 ]} في عام 2018، سعى رجل أعمال سويسري إلى الحصول على تمويل ^{[ 24 ]} لبناء قارب كوادريماران شراعي يُدعى مانتا ، يستخدم الطاقة الشمسية لجمع البلاستيك من المحيط. ^{[ 25 ]} كان مشروع مانتا لا يزال قيد التطوير حتى نهاية عام 2023. ^{[ 26 ]} تُنتج شركة تيرا-4 الفرنسية قوارب كوادريماران بمحركات، تستخدم قوة الرفع الديناميكية الهوائية بين الهياكل الأربعة لتحسين الانزلاق على سطح الماء وتقليل استهلاك الطاقة. ^{[ 27 ]}

تُعرف التصاميم التي تعتمد على زوجين من الدعامات الجانبية باسم "البنتاماران". يتألف هذا التصميم من هيكل طويل وضيق يخترق الأمواج، حيث توفر الدعامات الجانبية الثبات اللازم لهذا الهيكل الضيق. بينما تعمل الدعامات الخلفية كما في التريماران، فإن الدعامات الأمامية لا تلامس الماء عادةً، وإنما فقط عند ميلان السفينة إلى أحد الجانبين، حيث توفر طفوًا إضافيًا لتصحيح الميلان. ^{[ 28 ] [ 29 ]} وقد اقترحت مجموعة BMT ، وهي شركة بناء سفن وهندسة في المملكة المتحدة ، سفينة شحن سريعة ويختًا باستخدام هذا النوع من الهياكل. ^{[ 30 ] [ 31 ]}

قد تتميز تصاميم القوارب متعددة الهياكل بعوارض هيكلية أضيق عند سطح الماء ("السطح المائي") منها تحت الماء. يتيح هذا التصميم اختراقًا جيدًا للأمواج، مع الحفاظ على هيكل ديناميكي مائي طافٍ أسفل السطح المائي. في تصميم القوارب ثنائية الهيكل، يُطلق على هذا النوع اسم " قارب ثنائي الهيكل ذو مساحة سطح مائي صغيرة" (SWATH). ^{[ 32 ]} على الرغم من أن قوارب SWATH مستقرة في البحار الهائجة، إلا أنها تعاني من عيوب، مقارنةً بالقوارب ثنائية الهيكل الأخرى، تتمثل في غاطسها الأعمق، وحساسيتها الأكبر للأحمال، واحتياجها إلى طاقة أكبر نظرًا لكبر مساحة سطحها تحت الماء. ^{[ 33 ]} وقد دُرست تصميمات القوارب ثلاثية الهيكل ذات مساحة السطح المائي الصغيرة، ولكن لم يتم بناؤها حتى عام 2008. ^{[ 34 ]}