SS Archimedes — пароход, построенный в Великобритании в 1839 году. Он стал первым в мире пароходом, успешно приводимым в движение гребным винтом . [1] [2] [3] [4] [5]
Архимед оказал значительное влияние на развитие кораблей, поощряя принятие винтового движения Королевским флотом , в дополнение к ее влиянию на коммерческие суда. Она также оказала непосредственное влияние на дизайн другого инновационного судна, SS Great Britain Изамбарда Кингдома Брюнеля , на тот момент крупнейшего в мире судна и первого винтового парохода, пересекшего Атлантический океан .
Принцип перемещения воды с помощью винта был известен с момента изобретения винта Архимеда , названного в честь Архимеда из Сиракуз , жившего в 3 веке до н. э. Однако только в 18 веке и с изобретением парового двигателя стали доступны практические средства подачи эффективной мощности в морскую винтовую двигательную систему, но первоначальные попытки построить такое судно потерпели неудачу. [6]
В 1807 году дебютировало первое в мире коммерчески успешное паровое судно — пароход North River Роберта Фултона . Поскольку это судно приводилось в движение гребными колесами , а не винтом, гребное колесо стало фактически ранним стандартом для пароходного движения. Однако эксперименты с винтовым движением продолжались в некоторых кругах, и между 1750 и 1830 годами различными изобретателями были получены многочисленные патенты на морские гребные винты, [7] хотя лишь немногие из этих изобретений были доведены до стадии испытаний, а те, которые были признаны неудовлетворительными по той или иной причине. [8]
В 1835 году два изобретателя в Британии, Джон Эрикссон и Фрэнсис Петтит Смит , начали работать над этой проблемой по отдельности. Смит, фермер по профессии, который всю жизнь увлекался винтовым движением, первым получил патент на винтовой движитель 31 мая, в то время как Эрикссон, талантливый шведский инженер, работавший тогда в Британии, подал заявку на патент шесть недель спустя. [9]
Смит быстро построил небольшую модель лодки, чтобы проверить свое изобретение, которое было продемонстрировано сначала на пруду на его ферме Хендон , а затем в Королевской галерее практической науки Аделаиды в Лондоне , где его увидел Второй секретарь Адмиралтейства сэр Джон Барроу. Заручившись покровительством лондонского банкира по имени Райт, Смит затем построил 30-футовую (9,1 м), 6- сильную (4,5 кВт) канальную лодку грузоподъемностью шесть тонн под названием Фрэнсис Смит , которая была оснащена деревянным винтом его собственной конструкции и демонстрировалась на канале Паддингтон с ноября 1836 по сентябрь 1837 года. По счастливой случайности деревянный винт с двумя витками был поврежден во время плавания в феврале 1837 года, и, к удивлению Смита, сломанный винт, который теперь состоял только из одного витка, удвоил предыдущую скорость лодки, с примерно четырех миль в час (6,4 км/ч) до восьми миль в час (13 км/ч). [9] Впоследствии Смит подал пересмотренный патент в соответствии с этим случайным открытием.
Тем временем Эрикссон проводил собственные эксперименты. В 1837 году он построил 45-футовый (14 м) винтовой пароход « Фрэнсис Б. Огден» , названный в честь своего покровителя, американского консула в Ливерпуле . Летом 1837 года Эрикссон продемонстрировал свою лодку на реке Темзе высокопоставленным членам Британского Адмиралтейства , включая инспектора ВМС сэра Уильяма Саймондса . Несмотря на то, что лодка достигла скорости десять миль в час (16 км/ч), сопоставимой со скоростью существующих колесных пароходов , Саймондс и его окружение не были впечатлены. Адмиралтейство придерживалось мнения, что винтовое движение будет неэффективным в океанской службе, в то время как сам Саймондс считал, что винтовые корабли не могут управляться эффективно. [10] После этого отказа Эрикссон построил вторую, более крупную винтовую лодку, Robert F. Stockton , и в 1839 году отправил ее в Соединенные Штаты, где он вскоре получил известность как конструктор первого винтового военного корабля ВМС США, USS Princeton . [ 11]
Очевидно, зная о мнении ВМФ о том, что винтовые винты окажутся непригодными для морской службы, Смит решил доказать ошибочность этого предположения. В сентябре 1837 года он вывел свое небольшое судно (теперь оснащенное железным винтом с одним оборотом) в море, пройдя из Блэкуолла, Лондон, в Хайт, Кент , с остановками в Рамсгейте , Дувре и Фолкстоуне . На обратном пути в Лондон 25-го числа судно Смита было замечено офицерами Королевского флота, продвигающимся вперед в штормовом море. Интерес Адмиралтейства к технологии возродился, и Смиту было предложено построить полноразмерное судно, чтобы более убедительно продемонстрировать эффективность технологии. [12] Он смог привлечь ряд инвесторов для предоставления необходимого капитала, включая банкира Райта и инжиниринговую фирму Дж. и Г. Ренни , которые вместе образовали новую компанию под названием Ship Propeller Company. Первоначально судно, предложенное компанией, предварительно называлось «Пропеллер» , но в конечном итоге для корабля было принято название «Архимед» в честь греческого изобретателя III века.
Archimedes был построен в Лондоне в 1838 году Генри Уимшурстом . По словам самого Ф. П. Смита, корабль был построен из английского дуба , [13] но более поздняя запись в Регистре Ллойда указывает, что части киля были, по крайней мере, из балтийской пихты . Длина корабля составляла 125 футов (38 м), [14] 22+Ширина 1 ⁄ 2 футов (6,9 м) и грузоподъемность 237 тонн. Построенная по образцу шхуны , с классическими линиями корпуса и тонкой, наклонной воронкой и мачтами , она считалась современниками прекрасным судном. [15]
Смит изначально испытывал некоторые трудности с поиском подходящих двигателей для корабля, поскольку винтовое движение представляло некоторые незнакомые технические проблемы. В конце концов ведущая инжиниринговая фирма J. and G. Rennie согласилась спроектировать и поставить двигатели, а сами Rennie были убеждены проявить финансовую заинтересованность в корабле и его технологиях. [16]
Двойные двигатели, поставленные Ренни, имели по два 37-дюймовых (94 см) цилиндра с ходом поршня три фута (0,91 м) , обеспечивая общую номинальную мощность около 80 лошадиных сил и фактическую мощность около 60 лошадиных сил. Двигатели работали со скоростью 26 об/ мин , которые через зубчатую передачу приводили в движение гребной вал со скоростью около 140 об/мин. [17] Котлы работали под давлением 6 фунтов на квадратный дюйм. Двигатели были установлены в начале 1839 года, после спуска судна на воду в октябре 1838 года.
Передача создавала некоторые дополнительные технические проблемы. Смит соединил двигатели с винтом через прямозубые колеса и шестерни, самая большая из которых была зазубрена грабом (белая древесина, традиционно используемая для передач в ветряных мельницах ). [18] Передача оказалась очень шумной, и корма корабля подвергалась значительной вибрации во время работы. Смит планировал уменьшить шум с помощью использования спиральных шестерен, [19] но неясно, была ли эта модификация когда-либо реализована.
Сам винт был из листового железа, диаметром 5 футов 9 дюймов (1,75 м) и длиной около 5 футов (1,5 м) и состоял из полного винта 360°, однозаходного и однооборотного в соответствии с пересмотренным патентом Смита 1836 года. После ввода судна в эксплуатацию винт впоследствии претерпел ряд модификаций, наиболее важными из которых были изменение на формат с двойной заходной частью/полуоборотом и разделение оригинального винта 360° на две отдельные лопасти. Винт имел необычную особенность: он был полностью убирающимся, чтобы уменьшить сопротивление, когда судно шло под парусами — задача, которая занимала около 15 минут. [16]
Archimedes совершил свой первый рейс из Лондона в Ширнесс-Аппроач около устья Темзы, начав 2 мая 1839 года. [20] 15-го числа он начал свой первый морской рейс из Грейвсенда в Портсмут , который был завершен на неожиданно высокой скорости в 10 узлов (19 км/ч; 12 миль в час). В Портсмуте Archimedes был успешно испытан против одного из самых быстрых судов на службе Адмиралтейства, HMRC Vulcan, в присутствии некоторых старших офицеров ВМФ, которые были впечатлены работой Archimedes . [12]
После этого первоначального испытания «Архимед» отправился в обратный рейс в Лондон, но во время перехода котел судна, в котором отсутствовали как манометр, так и предохранительный клапан, взорвался, убив второго механика и ошпарив нескольких других. Затем судно было поставлено на пять месяцев на ремонт на верфи Уимшурста. [21]
Возобновив службу, Смит получил приглашение от голландского правительства привести судно в Нидерланды для демонстрации, которое он принял. Однако во время плавания в Тексел у «Архимеда» сломался коленчатый вал , и он был вынужден вернуться в Англию для дальнейшего ремонта, который в этом случае был выполнен фирмой Miller, Ravenhill & Co. Именно во время этого ремонта оригинальный винт с полной спиралью, одиночным витком и однозаходной резьбой был заменен на двухзаходный винт с полуоборотом и двумя отдельными лопастями. Новый винт имел преимущество в том, что значительно уменьшал вибрацию судна на корме. [21]
После этих ремонтов Британское Адмиралтейство договорилось со Смитом о проведении новой серии испытаний для Archimedes в Дувре . Капитан Эдвард Чаппелл, RN, был назначен Адмиралтейством для наблюдения за испытаниями и написания отчета. С апреля по май 1840 года Archimedes испытывался против самых быстрых почтовых пакетботов Дувр- Кале , колесных пароходов Ariel , Beaver , Swallow и Widgeon . [22]
Наиболее показательными из этих испытаний были испытания против Widgeon , который был не только самым быстрым из почтовых пакетботов, но и наиболее близким по размеру и лошадиной силе судном к Archimedes . Widgeon оказался немного быстрее Archimedes в спокойном море, но Чаппелл пришел к выводу, что, поскольку последний имел более низкое отношение лошадиной силы к весу, гребной винт как средство движения оказался «равным, если не превосходящим, обычному гребному колесу». [22] Это открытие было более решающим, чем может показаться, потому что с военно-морской точки зрения винтовое движение должно было только доказать свою приблизительно равную эффективность движению гребного колеса, поскольку гребные колеса имели хорошо известные недостатки в военном использовании. К ним относились подверженность гребного колеса и его двигателей огню противника, а также сокращение пространства, доступного для размещения пушки, что наносило ущерб огневой мощи военного корабля . Отчет Чаппелла позже привел к принятию гребного движения флотом (см. раздел «Наследие» ниже).
После завершения испытаний в Дувре, Архимед был назначен капитаном Чаппеллом для плавания вокруг Британии, начавшегося в июле 1840 года. Это путешествие дало возможность не только провести дополнительные испытания, но и продемонстрировать технологию судовладельцам, инженерам и ученым в различных портах по всей стране. Архимед завершил плавание протяженностью 2006 миль (3228 км) со средней скоростью более 7 миль в час (11 км/ч) и максимальной скоростью в идеальных условиях 10,9 миль в час (17,5 км/ч). [23]
Завершив это плавание, Архимед совершил переход из Плимута в Порту, Португалия , за рекордное время в 68½ часов. Впоследствии судно совершило дальнейшие плавания в Антверпен , Амстердам через Северный Голландский канал и в различные другие порты на континенте, вызвав интерес к новому методу движения повсюду. [23]
По возвращении Архимеда в Англию Смит согласился предоставить Архимеда на несколько месяцев в аренду компании Great Western Steamship Company , которая в то время строила крупнейший в мире пароход SS Great Britain . Главный инженер Great Western Изамбард Кингдом Брюнель воспользовался кредитом, чтобы испытать Архимеда с различными винтами в попытке найти наиболее эффективную конструкцию, которой в конечном итоге была определена новая четырехлопастная модель, представленная Смитом.
Эксперименты Брюнеля привели его к рекомендации своим работодателям принять винтовой двигатель для Великобритании . Преимущества винтового двигателя, перечисленные Брюнелем, можно суммировать следующим образом:
Благодаря этим аргументам Брюнель в декабре 1840 года смог убедить Great Western Steamship Company принять винтовой двигатель для Великобритании , тем самым сделав ее первым в мире винтовым трансатлантическим пароходом. Однако вместо использования проверенной конструкции Смита Брюнель позже решил установить шестилопастной «ветряной» винт собственной разработки. Конструкция Брюнеля оказалась дефектной и была быстро заменена оригинальной конструкцией. [24]
Смит и его коллеги-инвесторы изначально надеялись продать Archimedes Королевскому флоту, но когда этого не произошло, Ship Propeller Company продала судно в коммерческую эксплуатацию. Компания, которая, по оценкам, потеряла в общей сложности около 50 000 фунтов стерлингов на предприятии Archimedes , [25] была впоследствии ликвидирована.
Дальнейшая карьера «Архимеда» неясна. Корабль сел на мель в Бичи-Хед в 1840 году. В 1845 году он исчез из Регистра Ллойда , но снова появился в 1847 году после капитального ремонта. Его двигатели и машины были сняты в неустановленную дату в Сандерленде , после чего он продолжил службу как парусное судно. [19] В 1850 году он был сертифицирован как принадлежащий компании Elbe & Humber Steam Navigation Company, осуществлявшей торговлю между Гамбургом и Халлом . [26] В 1852 году его паруса и такелаж были обновлены, но он снова исчез из Регистра год или два спустя. [19] В начале ноября 1852 года в его кормовом трюме во время рейса из Халла в Гамбург произошел пожар . Он прибыл в Гамбург 9 ноября с затопленным кормовым трюмом. [27] Сообщается, что он закончил свою карьеру в 1850-х годах, находясь на службе между Чили и Австралией. [28] Шхуна с таким названием потерпела крушение 27 января 1857 года в Туамоту во время плавания между Вальпараисо и Мельбурном . [29]
Хотя принятие винтового гребного винта было исторической неизбежностью, учитывая работу Джона Эрикссона и других, Архимед значительно ускорил принятие этой технологии. Испытания в Дувре, проведенные в апреле-мае 1840 года, убедили Королевский флот построить 900-тонный паровой военный шлюп , HMS Rattler , который испытывался с 1843 по 1845 год против HMS Alecto , однотипного судна , оснащенного гребным движителем. В результате этих испытаний флот принял винтовой гребной винт в качестве предпочтительного метода движения. К 1855 году 174 корабля Королевского флота были оснащены винтовым движителем, включая 52 линейных корабля , 23 фрегата , 17 корветов , 55 шлюпов и различные другие суда. [30]
Некоторые торговцы также быстро переняли винтовой двигатель. В 1840 году Уимшурст построил второе судно с винтовым приводом, 300-тонное Novelty , первое грузовое судно с винтовым приводом и первое, совершившее коммерческое плавание. В 1841 году на севере Англии был построен небольшой пассажирский пароход, оснащенный запатентованным винтом Смита, Princess Royal , а в 1842 году в Британии было построено или спущено на воду еще несколько винтовых судов, включая Bedlington , построенный в Саут-Шилдсе , Bee , спущенный на воду в Чатеме , [31] и крупнейшее судно, построенное на тот момент в Ирландии , Great Northern , спущенный на воду в Дерри . С этого момента количество винтовых торговых судов быстро росло. К тому времени, когда Cunard Line построила колесный пароход Persia для трансатлантических перевозок в 1856 году, гребное колесо уже становилось анахронизмом. [32] [33]
Хотя «Архимед» Смита сыграл важную роль в создании винтового движения, сам Смит только потерял деньги на этом предприятии и был вынужден вернуться к фермерству. Однако позже его вклад был признан. В 1855 году он был среди пяти изобретателей, награжденных Палатой общин по 4000 фунтов стерлингов каждому за изобретение морского винта. В 1858 году группа покровителей организовала праздничный ужин, на котором ему подарили серебряный поднос , кувшин для кларета и подписку общей стоимостью 2678 фунтов стерлингов. [34] В 1860 году Смит был назначен куратором Музея патентного бюро в Южном Кенсингтоне , а в 1871 году он получил рыцарское звание . [35]
Книги
Журналы
{{cite journal}}: Отсутствует или пусто |title=( помощь )
Медиа, связанные с SS Archimedes на Wikimedia Commons