Реки еще издавна играли немаловажную роль в жизни людей. Благодаря им люди перевозили свой товар либо другой груз. Однако ходить парусным судном по извилистому каналу, плыть против течения, а также использовать силу гребцов было крайне тяжело, а иногда вовсе не представлялось невозможным. Поэтому многие задумывались над созданием самодвижущегося корабля.
В древней рукописи, датируемой 527 годом, описан механизм водяного колеса, который приводился в действие либо людьми, либо животными для передвижения судна. Однако все старания сконструировать быстрый грузоподъемный самодвижущийся корабль не были увенчаны успехом до того времени, когда появилась первая паровая машина.
Паровой двигатель трансформирует энергию пара в автоматическую работу клапана, который выполняет возвратно-поступательные движения, благодаря чему вал начинает движение, образуя пар в паровом котле.
Впервые реализовать такую машину пытались в конце XVII столетия. Одним из изобретателей паровой машины является физик из французского городка Блуа Дени Папен. Он первый кто придумал паровой котел, но не сумел представить механизм функционирующей паровой машины. Несмотря на это, Папен в 1707 году сконструировал первую лодку, которая имела паровой двигатель и гребные колеса. Данный корабль был спущен на воду в немецком городке Касселе, что находится на реке Фульда. Но радость изобретателя от своего изобретения была короткой. Рыболовы, увидев плывущую лодку без парусов, сочли выдумкой от беса, вследствие чего они ее спалили. Позже французский физик Папен перебрался жить в Англию, где показал свои исследования Королевскому научному обществу. С целью продолжить эксперименты и восстановить паровой котел Папен попросил у Королевского научного общества денег. Но денег он так и не дождался. Скончался в нищете. Он просил профинансировать продолжение экспериментов и воссоздание судна на паровом двигателе.
А в 1736 году, английский часовщик Джонатан Халлс, создал буксир, работающий на паровом движке. Он получил патент на корабль, передвигающийся с помощью пара. Но в ходе экспериментов выяснилось, что паровой котел, который был установлен судне, очень слаб, чтобы сдвинуть судно с места. Халлс настолько был подавлен, что не нашел в себе силы дальше продолжать работу по модернизации изобретения и скончался в бедности, как и предыдущий изобретатель паровой машины Папен.
Но ближе всего к цели оказался французский офицер Клод-Франсуа-Доротэ. В 1771 году он получил офицерское звание, но через свой буйный нрав спустя некоторое время попал в тюрьму за грубейшее нарушение дисциплины. Поскольку тюрьма находилась недалеко от Канн, а окна камеры были с видом на море, то Клод-Франсуа мог созерцать за проплывающими галерами, движение которых происходит благодаря силе гребцов. Тогда ему пришла в голову удивительная мысль, что не мешало бы установить на корабле паровую машину. После того, как французский офицер вышел из тюрьмы, он сел читать специализированную литературу, и в скором времени у него возникла идея о создании первого в мире парохода.
После прибытия в 1775 году в Париж, задумка о создании парохода уже существовала. В 1776 году Клод-Франсуа-Доротэ за свой счет соорудил небольшое паровое судно, но испытания не увенчались успехом. Но, в отличие от предыдущих изобретателей, французский инженер-самоучка не сдавался. По его инициативе правительство поручилось дать 15-летнюю монополию на создание и эксплуатацию кораблей с паровыми машинами тому, кто первым создаст пароход, который будет пригоден к постоянной эксплуатации, и Клод Франсуа понимал, что триумф в паровой гонке обеспечит безбедную жизнь до конца жизни.
В 1783 году офицер наконец-то провел испытание своей второй паровой модели. А 15 июня очевидцы увидели, как лодка французского инженера-самоучки двигалась по реке Сона против течения. Однако практически на финише движок пришел в непригодность, но этого ни один человек не заметил. Но изобретатель не собирался останавливаться на достигнутом – он собирался усовершенствовать двигатель. Клод-Франсуа-Доротэ был твёрдо уверен, что монополия будет принадлежать ему, в связи, с чем отправил отчет о проделанной работе, которая увенчалась успехом, в Париж. Однако к отчету Парижская академия отнеслась скептически, и, в связи с этим, ученые попросили сделать заключение по паровому движку Жака Перье, главного специалиста по паровым двигателям. Поскольку он сам был заинтересован в пароходной монополии, то сделал все возможное, чтобы это изобретение в скором времени забыли. Так, французский офицер не получил финансовой поддержки, а на сооружение другого судна не было денег, так как постройка корабля требовала немалых денег.
Спустя некоторое время во Франции начался переворот, и тогда стало не до судостроения. К довершению всего, Клод-Франсуа-Доротэ был на стороне монархистов, а их, как известно, ждал не патент, а гильотина. Однако он вернулся к изобретательству, но только после возрождения Бурбонов. И в 1816 году французский инженер-самоучка получил таки патент. Но денег на развитие судоходного бизнеса он так и не получил. А в 1832 году его не стало.
В 1774 году знаменитый изобретатель из Великобритании Джеймс Уатт изобрел первый универсальную паровую машину. Данное изобретение помогло создать не только пароходы, но и паровозы.
В США в 1787 году Джон Фитч соорудил лодку на паровом двигателе, которая длительное время осуществляла регулярные рейсы между Филадельфией и Берлингтоном по речке Делавэр. Лодка вмещала 30 пассажиров и шла со скоростью около 7-8 миль в час. Но судно, изобретенное Дж. Фитчем, не было коммерчески успешным, потому что ему составляла немалую конкуренцию дорога.
А в 1802 году английский инженер Уильям Саймингтон сконструировал буксирное судно под названием «Шарлотта Дандас» с машиной Уатта, мощность которой составляла 10 лошадиных сил, вращавшей гребное колесо, которое расположено на корме. Испытания этого судна прошли очень успешно. В течение 6 часов при сильном ветре буксир «Шарлотта Дандас» отбуксировала две баржи на 18 миль. Данный катер был первым пригодным судном к эксплуатации паровым движком. Но правительство стало опасаться, что волны, которые исходят от гребного колеса, поспособствуют размытию берегов. В связи с этим, катер вытащили на сушу и обрекли на верную смерть. Следовательно отсюда, и этот эксперимент не вызвал заинтересованности у англичан.
Среди очевидцев, наблюдавших тестирования этого судна, был американец Роберт Фултон. Он интересовался паровыми движками еще с 12 лет и уже в возрасте 14 лет сконструировал свое первое судно с колесным движком. После окончания школы Фултон перебрался жить в Филадельфию и устроился на работу помощником ювелира, а чуть позже чертежником. В 1786 году Фултон эмигрировал в Англию, чтобы изучать архитектуру. Однако в Англии Роберт Фултон бросил рисование и сконцентрировался на изобретательстве. Изначально он проектировал шлюзы, каналы, но потом Фултон вернулся к прежнему увлечению - использованию пара в судоходстве. Но правительство, не желало финансировать его проект, и тогда, в 1797 году, Роберт Фултон перебирается во Францию. Однако и тут его изобретение не оценили. После чего Роберт Фултон выдвинул идею о создании подводной лодки, с помощью которой можно было заминировать дно вражеского судна. Изначально правительство Франции не приняло проект, сочтя такой метод ведения военный действий очень жестоким. Но изобретатель за свой счет сконструировал и провел испытание деревянной подводной лодки «Наутилус». В 1800 году Роберт Фултон продемонстрировал модель своей субмарины Наполеону Бонапарту. Оценив, наконец-то, его изобретение, правительство профинансировало постройку субмарины из меди. При этом даже пообещало заплатить Фултону немалые деньги за каждое потопленное судно противника. Но английские корабли юрко уходили от «Наутилуса», так как он слишком медленно передвигался. Поэтому существование субмарины «Наутилус» было недолгим. Тогда Фултон попытался продать подводную лодку Англии, но и это было безуспешно.
После неудачи с субмариной Фултон принял решение вернуться на родину, после чего начал искать деньги для создания парохода. Тут ему фортуна, наконец-то, улыбнулась. Пароход под названием «Норз Ривер Стимбоут оф Клермон» с водоизмещением в 79 тысяч тонн, с паровым двигателем, сила которого была 20 лошадиных сил, вращавшей гребные колеса, был протестирован в августе 1807 году. Большинство людей, собравшихся на берегу реки Гудзон, не верили в то, что этот создание парохода будет удачным. Первый рейс данного корабля состоялся 4 сентября 1807 года. Изобретатель этого судна отправился в рейс один – без груза и пассажиров, так как желающих отправится в далекое плавание на пароходе, не было. Однако когда судно возвращалось назад, нашелся один смельчак, который все-таки решился подняться на борт огнедышащего судна. Ним оказался фермер, который приобрел билет стоимостью шесть долларов. Это был первый пассажир в истории судоходства. В 1807 году пароход «Норз Ривер Стимбоут оф Клермон» начал совершать рейсы между Нью-Йорком и Олбани, принося владельцу немалую прибыль. В историю это судно вошло как "Клермонт", хотя «Клермонтом» являлась усадьба компаньона Роберта, что в 177 км от Нью-Йорка.
С того времени пароход совершал рейсы регулярно. В 1809 году Роберт Фултон получил патент на сооружение «Клермонта» и вошел в историю судоходства, как первый изобретатель парохода.
В России первый корабль был сконструирован в 1815 году на заводе Чарльза Берда. Пароход назывался "Елизавета" и совершал маршруты между Кронштадтом и Санкт-Петербургом. Отзыв об одном из рейсов было опубликовано в журнале «Сын Отечества». В этой статье морской офицер из Псковской губернии Петр Рикорд впервые применил в печати понятие «пароход». До этого корабли называли «стимботами» или же «пироскафами».
Кстати, в 1813 году Роберт Фултон обратился к правительству российского государства с просьбой дать ему привилегию на сооружение изобретенного им судна и его эксплуатацию на водных просторах Российской империи. Император Александр I дал Фултону монопольное право на эксплуатацию пароходов по маршруту Санкт-Петербург-Кронштадт, а также на других реках Российской империи на протяжении 15 лет. Но в России Фултон не сконструировал ни одного парохода, вследствие чего не мог воспользоваться контрактом, так как не выполнил главного условия контракта – на протяжении трёх лет он не построил и не спустил на воду ни одного судна. В 1815 году Роберт Фултон умер, а в 1816 году привилегия, которая была ему выдана - аннулировалась, и этот договор достался Берду.
Мысль о создании самодвижущегося корабля, который мог бы плыть против ветра и течений, приходила людям в голову очень давно. Ведь идти под парусом по извилистому руслу со сложным фарватером под парусами зачастую невозможно, а двигаться на веслах против течения всегда тяжело.
Реальная возможность построить такое быстроходное самодвижущиеся судно появилась только после изобретения парового двигателя. Паровая машина преобразует энергию нагретого пара в механическую работу поршня, который совершает возвратно-поступательные движения и приводит в движение вал. Пар образуется в паровом котле. Первые попытки сконструировать такую машину были предприняты в конце XVII века.
Одним из изобретателей, работавших над проблемой превращения тепловой энергии в работу, был французский физик Дени Папен (1647 - 1712). Он первым изобрел паровой котел, но не смог предложить конструкцию работающей паровой машины. Зато он спроектировал первую лодку с паровым двигателем и гребными колесами (1707 г.). Первое в мире судно на паровом ходу было спущено на воду в немецком Касселе и вполне уверенно ходило по реке Фульда. Однако радость изобретателя была недолгой. Местные рыбаки сочли лодку, двигавшуюся без весел и паруса, дьявольской выдумкой и поспешили придать первый пароход огню. Позже Папен переехал в Англию и представил свои разработки Королевскому научному обществу. Он просил денег на продолжение экспериментов и воссоздание парового судна. Но денег Папен так и не дождался денег и умер в нищете.
Через 30 лет, в 1736 году, англичанин Джонатан Халлс , по профессии часовщик, изобрел паровой буксир. Он получил патент на судно, движимое паром. Однако в ходе испытаний оказалось, что паровой двигатель, установленный на судне, слишком слаб, чтобы сдвинуть его с места. Опозоренный часовщик не нашел в себе сил продолжить работу по усовершенствованию изобретения и умер в отчаянной бедности, как и Папен.
Ближе других к цели оказался француз Клод-Франсуа-Доротэ, маркиз де Жуффруа . В 1771 году 20-летний маркиз получил офицерский чин, но проявил буйный нрав и уже через год оказался в тюрьме за грубое нарушение дисциплины. Тюрьма находилась возле города Канн, а камера маркиза была с видом на море, так что де Жуффруа мог наблюдать из зарешеченного окна за галерами, приводимыми в движение мускульной силой каторжан. Преисполнившись сочувствием к ним, маркиз пришел к мысли, что было бы неплохо поставить на корабль паровую машину - такие, он слышал, приводили в движение помпы, откачивавшие воду с английских рудников. Выйдя из тюрьмы, де Жуффруа засел за книги и вскоре имел собственное мнение, как лучше всего построить пароход.
Когда в 1775 году он прибыл в Париж, идея парового судна уже витала в воздухе. В 1776 году маркиз на собственные средства построил паровое суденышко, но испытания, по свидетельству современника, завершились "не вполне счастливо". Однако изобретатель не сдавался. С его подачи французское правительство пообещало 15-летнюю монополию на строительство и эксплуатацию паровых судов тому, кто первым построит пароход, пригодный к постоянному использованию, и де Жуффруа знал, что победа в паровой гонке будет означать богатство и процветание до конца дней.
В 1783 году в Лионе маркиз наконец испытал свою вторую паровую модель. 15 июня на берегу реки Соны зрители наблюдали, как лодка маркиза де Жуффруа двигалась против течения. Правда, к концу показательного плавания двигатель пришел в негодность, но этого никто не заметил, к тому же де Жуффруа надеялся сделать машину более надежной. Теперь маркиз был уверен, что монополия у него в кармане, и отправил отчет о своем успехе в Париж. Но Парижская академия не была склонна доверять сообщениям из провинции, от кого бы они ни исходили. Академики попросили дать заключение по изобретению главного специалиста по паровым машинам - фабриканта Жака Перье, который сам добивался пароходной монополии, и поэтому сделал все, чтобы об изобретении маркиза поскорее забыли. Де Жуффруа не получил от академиков финансовой поддержки, а на постройку следующей лодки у него уже не было денег.
Вскоре в стране началась революция, и французам стало не до пароходов. К тому же маркиз де Жуффруа оказался на стороне контрреволюции, а роялистов во Франции ждали не патенты, а гильотина. Де Жуффруа смог вернуться к изобретательству лишь после реставрации Бурбонов, и в 1816 году получил наконец патент. Но денег на развертывание пароходного бизнеса ему так и не дали. Де Жуффруа умер в 1832 году в доме для ветеранов, всеми забытый и покинутый.
В 1774 году выдающийся английский изобретатель Джеймс Уатт создал первый универсальный тепловой двигатель (паровую машину). Это изобретение способствовало созданию паровозов, пароходов и первых (паровых) автомобилей.
В 1787 году в Америке Джон Фитч построил паровую лодку «Эксперимент», которая долгое время совершала регулярные рейсы по реке Делавэр между Филадельфией (штат Пенсильвания) и Берлингтоном (штат Нью-Йорк). Он поднимал на борт 30 пассажиров и шёл со скоростью 7-8 миль в час. Пароход Дж. Фитча не был коммерчески успешным, поскольку с его маршрутом конкурировала хорошая сухопутная дорога.
В 1802 г. горный инженер Уильям Саймингтон из Англии построил буксирный катер «Шарлотта Дандас» с машиной Уатта мощностью 10 лошадиных сил., вращавшей расположенное в корме гребное колесо. Испытания прошли успешно. За 6 ч при сильном встречном ветре «Шарлотта Дандас» отбуксировала по каналу на 18 миль две баржи. «Шарлотта Дандас» была первым пригодным к эксплуатации паровым ботом. Однако власти стали опасаться, что волны от гребного колеса размоют берега канала. Пароход вытащили на берег и обрекли на слом. Таким образом, и этот опыт не заинтересовал англичан.
Роберт Фултон
Среди зрителей, наблюдавших испытания необычного судна, находился американец Роберт Фултон . Он увлекался паровыми двигателями с 12 лет и уже подростком (в 14 лет) изготовил свою первую лодку с колесным двигателем. После школы Роберт переехал в Филадельфию и устроился сначала помощником ювелира, а потом чертежником. В 21 год (1786 году) Фултон уехал в Англию, чтобы изучать там архитектуру. Однако здесь Фултон забросил рисование и сосредоточился на изобретательстве. Проектировал каналы, шлюзы, водоводы и разные машины - для распилки мрамора, прядения льна, скручивания верёвок... А потом вернулся к старому увлечению - применению пара в судоходстве. Однако правительство Англии, не желало давать денег на его проект, и в 1797 году Фултон переехал во Францию. Но и здесь его изобретения также не оценили. Фултон подумал и выдвинул идею подводной лодки, с помощью которой можно минировать днища вражеских кораблей. Сначала французское правительство отвергло проект, сочтя такой способ ведения войны слишком зверским. Но изобретатель на свои средства построил и испытал деревянную подводную лодку «Наутилус». В 1800 году Фултон представил практическую модель своей подводной лодки Наполеону. Оценив, наконец, изобретение, французское правительство наконец выделило деньги на постройку лодки из листовой меди и даже обещало платить Фултону за каждый потопленный вражеский корабль. Однако английские суда ловко увёртывались от медлительного «Наутилуса». Поэтому «Наутилус» проплавал недолго. Попытка Фултона продать субмарину противнику Франции на море - Англии тоже потерпела неудачу. Истинное значение этого изобретения стало очевидным только ближе к началу Первой мировой войны.
Обиженный на весь мир Фултон вернулся на родину и принялся искать средства для пароходного проекта. Здесь ему повезло гораздо больше. Пароход «Норз Ривер Стимбоут оф Клермон» («Пароход Северной реки») водоизмещением 79 т с паровой машиной мощностью 20 лошадиных сил., вращавшей пятиметровые гребные колеса, был испытан в августе 1807 г. Многие из собравшихся на берегах залива Гудзон не верили в успех. В первый рейс 4 сентября 1807 г. Фултон отправился без груза и без пассажиров: желающих испытать судьбу на борту огнедышащего судна не нашлось. Но на обратном пути объявился смельчак - фермер, купивший билет за шесть долларов. Это был первый пассажир в истории пароходства. Растроганный изобретатель предоставил ему пожизненное право бесплатного проезда на своих пароходах. В этом же году первый пароход Фултона начал курсировать между Нью-Йорком и Олбани, принося прибыль. В историю этот пароход вошел как "Клермонт", хотя «Клермонтом» просто называлась усадьба партнера Фултона - Ливингстона на реке Гудзон в 177 км от Нью-Йорка, которую пароход посетил во время первого плавания.
С этого времени на Гудзоне открылось постоянное движение парохода. Газеты писали, что многие лодочники в ужасе закрывали глаза, когда «чудовище Фултона», изрыгающее огонь и дым, двигалось по Гудзону против ветра и течения.
«Пароход Северной реки»
Роберта Фултона
В 1809 году Фултон запатентовал конструкцию «Клермонта» и вошел в историю как изобретатель парохода.
В России первый пароход был построен на заводе Чарльза Берда в 1815 году. Он назывался "Елизавета" и совершал рейсы между Санкт-Петербургом и Кронштадтом Отчет об одном из таких рейсов опубликовал журнал «Сын Отечества». В этой статье русский морской офицер, впоследствии адмирал Петр Рикорд, впервые употребил в печати термин «пароход». До этого такие судна называли на английский манер «стимботами» или «пироскафами».
Между прочим...
В 1813 г. Фултон обратился к русскому правительству с просьбой предоставить ему привилегию на постройку изобретенного им парохода и употребление его на реках Российской империи. Император Александр I предоставил изобретателю монопольное право на эксплуатацию пароходных судов на линии Санкт-Петербург-Кронштадт, а также на других российских реках в течение 15 лет. Однако в России пароходов Фултон не создал и не смог воспользоваться договором, так как не выполнил основного условия договора - в течение трёх лет он не ввел в строй ни одного судна. В 1815 г. Фултон скончался, а в 1816 г. выданная ему привилегия была аннулирована, и этот контракт достался Берду.
Первый пароход, как и его аналоги - это вариант поршневой паровой машины. Кроме того, такое название применяется к аналогичным устройствам, оснащаемыми паровой турбиной. Впервые рассматриваемое слово в обиход ввел российский офицер. Первая версия отечественного корабля такого типа возведена на базе баржи «Елизавета» (1815 год). Ранее подобные суда именовали «пироскафами» (на западный манер, что в переводе означает лодку и огонь). Кстати, в Росии подобный агрегат был впервые построен на комбинате Чарльза Бендта в 1815 году. Этот пассажирский лайнер курсировал между Санкт-Петербургом и Крондштатом.
Особенности
Первый пароход в качестве движителей оснащался гребными колесами. Имелась вариация от Джона Фиша, который экспериментировал с конструкцией весел, приводимых в действие паровым устройством. Эти приспособления располагались по бортам в отсеке шпангоутов или за кормой. В начале ХХ столетия на замену гребным колесам пришел усовершенствованный гребной винт. В качестве энергоносителей на машинах использовались уголь и нефтепродукты.
Сейчас подобные суда не строятся, однако некоторые экземпляры до сих пор находятся в рабочем состоянии. Пароходы первой линии, в отличие от паровозов, использовали конденсацию пара, что позволяло снизить давление на выходе цилиндров, значительно повышая коэффициент полезного действия. На рассматриваемой технике также могут применяться эффективные котлы с жидкостной турбиной, которые практичнее и надежнее жаротрубных аналогов, монтируемых на паровозы. Предельный показатель мощности пароходов до периода середины 70-х годов прошлого века превосходил аналогичный параметр дизельных двигателей.
Первый винтовой пароход был абсолютно не требователен к сорту и качеству топлива. Строительство машин подобного типа длилось на несколько десятилетий дольше, чем выпуск паровозов. Речные модификации ушли из серийного производства значительно раньше, чем их морские «конкуренты». Речных действующих моделей в мире осталось всего несколько десятков.
Кто изобрел первый пароход?
Паровую энергию применял для придания объекту движения еще Герон Александрийский в первом веке до нашей эры. Он создал примитивную турбину без лопастей, которая эксплуатировалась на нескольких полезных приспособлениях. Многие подобные агрегаты были отмечены летописцами 15-го, 16-го и 17-го века.
В 1680 году французский инженер проживая в Лондоне, предоставил местному королевскому обществу проект парового котла с предохранительным клапаном. Через 10 лет он обосновал динамический термический цикл парового двигателя, однако готовую машину так и не построил.
В 1705 году от Лейбница был представлен эскиз паровой машины Томаса Сэвери, предназначенной для поднимания воды. Подобное устройство вдохновило ученого на новые эксперименты. Как свидетельствуют некоторые сообщения, в 1707 году было выполнено путешествие по в Германии. По одной из версий, лодка оснащалась паровым механизмом, что не подтверждено официальными фактами. Впоследствии судно было разрушено озлобленными конкурентами.
История
Кто построил первый пароход? Томас Сэвери продемонстрировал паровой насос для откачки воды из шахт еще в 1699 году. Через несколько лет усовершенствованный аналог представил Томас Ньюкмен. Имеется версия, что в 1736 году инженер из Великобритании Джонатан Халс создал корабль с колесом на корме, который приводился в движение при помощи парового устройства. Доказательств успешного тестирования такой машины не сохранилось, однако, учитывая особенности конструкции и количество потребления угля, эксплуатацию вряд ли можно назвать удачной.
Где был испытан первый пароход?
В июле 1783 года французский маркиз Жоффуа Клод презентовал судно типа «Пироскаф». Это первое официально задокументированное судно на паровом двигателе, которое приводилось в движение посредством горизонтального парового механизма с одним цилиндром. Машина вращала пару гребных колес, которые размещались по бортам. Испытания проводились на реке Сене во Франции. Корабль прошел примерно 360 километров за 15 минут (приблизительная скорость - 0,8 узла).
Затем двигатель вышел из строя, после чего француз прекратил опыты. Наименование «Пироскаф» длительный период использовалось во многих странах как обозначение судна с паровой силовой установкой. Этот термин во Франции не потерял актуальности по сегодняшний день.
Американские проекты
Первый пароход в Америке представил изобретатель Джеймс Рамси в 1787 году. Испытание лодки проводилось на Судно перемещалось при помощи водометных двигательных механизмов, функционирующих от энергии пара. В том же году соотечественник инженера провел тестирование парового корабля Perseverance («Настойчивость») на реке Делавэр. Эта машина приводилась в движение посредством парного ряда весел, которые работали от паровой установки. Агрегат создавался вместе с Генри Фойготом, поскольку Британия блокировала возможность экспорта новых технологий в свои бывшие колонии.
Название первого парохода в Америке - «Настойчивость». Следом за этим Фитч и Фойгот соорудили 18-метровое судно летом 1790 года. Паровое судно оборудовалось уникальным весельным движителем, осуществляло рейсы между Берлингтоном, Филадельфией и Нью-Джерси. Первый пассажирский пароход этой марки способен был перевозить до 30 пассажиров. За одно лето судно преодолело порядка 3-х тысяч миль. Один из конструкторов заявил, что лодка осилила 500 миль без каких-либо проблем. Номинальная скорость плавательного средства составила около 8 миль в час. Рассматриваемая конструкция оказалась вполне удачной, однако дальнейшая модернизация и совершенствование технологий позволили существенно доработать корабль.
«Шарлота Дантес»
Осенью 1788 года шотландские изобретатели Саймингтон и Миллер сконструировали и провели успешные испытания небольшого колесного катамарана на паровом ходу. Испытания состоялись на озере Далсвинстон-Лох, в десятикилометровой зоне от Дамфриса. Теперь мы знаем, как называется первый пароход.
Уже через год они протестировали катамаран аналогичной конструкции длинной 18 метров. Паровая машина, используемая в качестве двигателя, смогла выдать скорость 7 узлов. После этого проекта Миллер отказался от дальнейшей разработки.
Первый пароход в мире типа «Шарлотта Дантес» изготовил конструктор Сайнмингтон в 1802 году. Судно было построено из дерева толщиной 170 миллиметров. Сила парового механизма составила 10 конских сил. Корабль эффективно эксплуатировался для транспортировки барж в канале Форт-Клайд. Собственники озера опасались, что выдаваемая пароходом струя отвода пара способна повредить береговую линию. В связи с этим они запретили использование подобных кораблей в своей акватории. В итоге инновационное судно было оставлено хозяином в 1802 году, после чего пришло в полную негодность, а затем его разобрали на запасные части.
Реальные модели
Первый пароход, который использовался по прямому назначению, построил в 1807 году. Изначально модель называлась North River Steamboat, а позже - «Клермонт». В движение она приводилась путем наличия гребных колес, испытывалась на рейсах по Гудзону от Нью-Йорка до Олбани. Расстояние передвижения экземпляра - вполне приличное, учитывая скорость 5 узлов или 9 километров в час.
Фултон на радостях оценил подобную поездку в том плане, что он смог опередить все шхуны и прочие лодки, хотя, мало кто верил в то, что пароход способен пройти хотя бы одну милю в час. Невзирая на саркастические замечания, конструктор пустил улучшенную конструкцию агрегата в работу, о чем ни капли не пожалел. Считается, что он первый построил конструкцию типа приспособления «Шарлотта Дантес».
Нюансы
Американское судно с гребными колесными элементами под названием «Саванна» в 1819 году пересекло Атлантический океан. При этом корабль большую часть пути прошел под парусами. Паровые машины в этом случае служили дополнительными двигателями. Уже в 1838 году пароход «Сириус» из Британии пересек Атлантику полностью без использования парусов.
В 1838 году был построен винтовой пароход «Архимед». Его создал английский фермер Френсис Смитт. Судно представляло собой конструкцию с гребными колесами и винтовыми аналогами. При этом намечалось значительное улучшение характеристик, по сравнению с конкурентами. В определенный период подобные корабли вытеснили парусники и прочие колесные аналоги из эксплуатации.
В военном флоте внедрение паровых силовых установок началось во время обустройства самоходной батареи «Демологос», возглавляемую Фултоном (1816 год). Данная конструкция сначала не нашла широкого применения по причине несовершенства движителя колесного типа, который отличался громоздкостью и уязвимостью для противника.
Кроме того, сложность имелась с размещением боевой части оборудования. О нормальной бортовой батарее не могло идти и речи. Для вооружения оставались лишь небольшие промежутки свободного пространства на корме и носу судна. При уменьшении количества орудий, возникла идея повышения их мощности, которая реализовалась в оборудовании суден крупнокалиберными пушками. По этой причине пришлось делать оконечности тяжелее и массивнее со стороны бортов. Данные проблемы были частично решены с появлением гребного винта, позволяющего расширить сферу применения парового двигателя не только в пассажирском, но и военном флоте.
Модернизация
Пароходофрегаты - именно такое название получили средние и крупные боевые единицы на паровом ходу. Такие машины логичнее больше причислить к классическим пароходам, чем фрегатам. Крупные корабли не удалось удачно оборудовать подобным механизмом. Попытки такого оформления предпринимали англичане и французы. В итоге боевая мощь была несопоставима с аналогами. Первым боевым фрегатом с паровым силовым агрегатом считается «Гомер», который создан во Франции (1841 год). Он оснащался двумя десятками орудий.
В завершение
Середина 19 века знаменита комплексной переделкой парусников в суда на паровом ходу. Усовершенствование кораблей производилось в колесные или винтовые модификации. Корпус из дерева разрезался пополам, после чего делалась аналогичная вставка с механическим приспособлением, мощность которого составляла от 400 до 800 конских сил.
Поскольку расположение тяжелых котлов и машин было перенесено в часть корпуса под ватерлинией, исчезла необходимость приема балласта, а также появилась возможность достичь водоизмещения в несколько десятков тонн.
Винт расположился в отдельном гнезде, находящемся в кормовой части. Такая конструкция не всегда способствовала улучшению движения, создавая дополнительное сопротивление. Чтобы выхлопная труба не препятствовала обустройству палубы парусами, ее делали телескопического (складного) типа. Чарльз Парсон в 1894 году создал опытный корабль «Турбиния», испытания которого доказали, что паровые суда могут отличаться быстроходностью и использоваться в пассажирских перевозках и военном оснащении. Этот «летучий голландец» показал рекордную на то время скорость - 60 км/ч.
К середине XIX в. основным судостроительным державам становится ясно, что времена, когда движение торговых судов и военных кораблей парусного флота целиком зависело от направления и силы ветра, уходят в прошлое.
К тому времени появился целый ряд изобретений (например, паровая машина Дени Папена, модель парохода Роберта Фултона, продемонстрированная им Наполеону Бонапарту), предусматривающих постройку судов, движимых силой пара.
Если первые подобные изобретения значительно опережали свое время и появились в эпоху, когда соответствующие технологии еще отсутствовали, то ко времени Крымской войны (1853 - 1856 гг.) во флотах основных держав Европы и России появились первые пароходы.
Первое известное успешное испытание модели парохода под названием "Пироскаф" прошло в 1784 г. Но паровая машина двойного действия, вращавшая колеса парохода, быстро вышла из строя.
Первым, успешно эксплуатировавшимся пароходом, стал пароход Роберта Фултона "North River Steamboat", совершавший рейсы от Олбани до Нью-Йорка по р. Гудзон.
Выгоды паровых судов, не зависящих от ветра и погодных условий, способных быстро плыть против течения, стали ясны быстро. И подобные суда стали появляться в составе флотов основных судостроительных держав Европы.
К 1853 г. пароходы становятся общепринятым видом речного водного транспорта.
Пароходы на реках, в качестве судов для плавания по внутренним водным путям (ВВП), быстро завоевали мировое признание. Ремонт оборудования и паровых машин для речного транспорта не представляли особых трудностей. Движителями таких пароходов были колеса, и такие пароходы получили название колесных паровых судов (paddle wheel boat). Гребные колеса могли располагаться по бортам или в корме парохода. В качестве движителя речных судов гребное колесо продолжает использоваться и в наше время, особенно на прогулочных или туристических судах.
С первыми пароходами в составе морских флотов ситуация была гораздо сложнее. В связи с ненадежностью первых двигателей - паровых машин - пароходы были комбинированными -парусно-паровыми судами и имели мачты с рангоутом и парусами. В случае поломки машины пароход мог добраться до порта.
Движителем парохода морского плавания вначале также служило гребное колесо. Однако ненадежность гребного колеса как движителя и его низкий кпд приводили к необходимости сохранять на проходах морского плавания парусное вооружение. Двигателем на первых пароходах служила паровая машина, например, как та, что представлена на рис. 5.
Рис. 5. Паровая машина для парохода постройки 1849 г., установленная на морском лайнере "Atlantic".
Furnaces - топки; boiler - паровой котел; steam pipe - паровой трубопровод; second engine - второй двигатель (вторая паровая машина); crankshaft - коленчатый вал; hot well - резервуар горячей воды; parallel motion linkage - механизм параллельного движения; cylinder - цилиндр; side lever - боковой рычаг.
Колеса парохода имели в диаметре 11 м с 36 лопатками. Судно приводилось в движение двумя паровыми машинами с боковым рычагом мощностью 600 кВт, одна из которых представлена на рис. 5. Каждая паровая машина имела один цилиндр диаметром 241 см, пар поступал в цилиндр под давлением 120 кПа, что считалось тогда образцом дорогостоящей инновационной техники. При движении парохода с работой двух цилиндров обеих паровых машин на полном ходу число оборотов достигало 16 об/мин, и при дополнительной помощи парусов скорость лайнера компании Collins достигала 12-13 узл.
Потребление топлива (угля) составляло 1 т на каждые 265 оборотов пароходного колеса или 85 т в течение 24 часов. В течение плавания пароход потреблял количество угля практически равное весу самого парохода.
Лайнер "Atlantic" отправился из Ливерпуля в свое первое плавание 27 апреля 1850 г. Он достиг Нью-Йорка за рекордное время, составившее 10 дней и 16 часов. То есть совершил за это время трансатлантическое плавание. Такова была судовая техника того времени.
Первыми боевыми кораблями того времени стали пароходофрегаты (Steam frigate). В преддверии Крымской войны последним боем парусных боевых кораблей стало уничтожение турецкого флота при Синопе эскадрой адмирала Нахимова. При осаде Севастополя парусные корабли русского флота были затоплены на фарватере, чтобы преградить вражеским кораблям вход в Севастопольскую бухту. Пароходофрегаты участвовали в Крымской войне во флотах обоих воюющих сторон. Показательным был первый бой пароходов: бой пароходофрегата "Владимир" с турецким пароходом "Перваз-Бахри".
Попытки изобрести двигатель, который преобразовывает энергию пара в механическую работу, известны с древних времен. Первое известное устройство, приводимое в движение паром, было описано Героном из Александрии в первом столетии. Первым применённым на производстве паровым двигателем была «пожарная установка», сконструированная английским военным инженером Томасом Сейвери в 1698 году. Затем английский кузнец Томас Ньюкомен в 1712 году продемонстрировал свой «атмосферный двигатель». Первым применением двигателя Ньюкомена была откачка воды из глубокой шахты. Именно двигатель Ньюкомена стал первым паровым двигателем, получившим широкое практическое применение, с которым принято связывать начало промышленной революции в Англии.
Первая в России двухцилиндровая вакуумная паровая машина была спроектирована механиком И. И. Ползуновым в 1763 году и построена в 1764 году для приведения в действие воздуходувных мехов на Барнаульских Колывано-Воскресенских заводах.
В 1769 году шотландский механик Джеймс Уатт добавил к двигателю Ньюкомена ещё несколько важных деталей: поместил внутрь цилиндра поршень для выталкивания пара и преобразовал возвратно-поступательное движения поршня во вращательное движение приводного колеса. На основе этих патентов Уатт построил паровой двигатель в Бирмингеме. К 1782 году паровой двигатель Уатта оказался более чем в 3 раза производительнее машины Ньюкомена. Повышение эффективности двигателя Уатта привело к использованию энергии пара в промышленности. Кроме того, в отличие от двигателя Ньюкомена, двигатель Уатта позволил передать вращательное движение, в то время как в ранних моделях паровых машин поршень был связан с коромыслом, а не непосредственно с шатуном.
Французский изобретатель Николас-Йозеф Куньо в 1769 году продемонстрировал первое действующее самоходное паровое транспортное средство: «паровую телегу». Возможно, его изобретение можно считать первым автомобилем. Самоходный паровой трактор оказался очень полезным в качестве мобильного источника механической энергии, приводившего в движение другие сельскохозяйственные машины: молотилки, прессы и др. В 1788 году пароход, построенный Джоном Фитчем, уже осуществлял регулярное сообщение по реке Делавер между Филадельфией (штат Пенсильвания) и Берлингтоном (штат Нью-Йорк). Он поднимал на борт 30 пассажиров и шёл со скоростью 7–8 миль в час. Пароход Дж. Фитча не был коммерчески успешным, поскольку с его маршрутом конкурировала хорошая сухопутная дорога. В 1802 году шотландский инженер Уильям Симингтон построил конкурентоспособный пароход, а в 1807 году американский инженер Роберт Фултон использовал паровой двигатель Уатта для привода первого коммерчески успешного парохода. 21 февраля 1804 года на металлургическом заводе Пенидаррен в Мертир-Тидвиле в Южном Уэльсе демонстрировался первый самоходный железнодорожный паровой локомотив, построенный Ричардом Тревитиком.
Пароход Фултона
В 1813 году Фултон обратился к русскому правительству с просьбой предоставить ему привилегию на постройку изобретенного им парохода и употребление его на реках Российской империи. 10 декабря 1813 года в ответ на эту просьбу было дано такое высочайшее предписание министру внутренних дел: «Во уважение пользы, каковой можно ожидать от сего изобретения... выдать ему (то есть, Фултону – прим. Моргунова ), или поверенному от него, таковую привилегию... В случае если бы Фултон сам, или поверенный его в течение трех первых лет не успели ввести в употребление в России хотя одного судна, – данная привилегия считается недействительной». Но три льготных года прошло, однако в России пароходов Фултон не создал. В 1815 году он скончался, а в 1816 году выданная ему привилегия была аннулирована.
Для использования паровой машины в качестве судового двигателя созрели все необходимые исторические предпосылки, и в России независимо от Фултона начались самостоятельные работы в этом направлении. Велись они параллельно, но независимо и почти одновременно в Петербурге и на Урале.
Первое российское паровое судно, родоначальник первых русских пароходов (в те годы их называли на английский манер «стимботы» (паровые лодки) или «пироскафы») было построено в 1815 году на заводе Чарльза Берда – русского инженера и заводчика (бизнесмена) шотландского происхождения. Это судно под именем «Елизавета» было спущено на воду при большом стечении народа и в присутствии членов августейшей фамилии.
Пароход представлял собой копию так называемой тихвинской лодки и имел длину 18,3 метра, ширину 4,57 метра и осадку 0,61 метра. В трюме судна была установлена балансирная паровая машина Джеймса Уатта мощностью в четыре лошадиные силы и частотой вращения вала 40 оборотов в минуту.
Первый русский пароход, построенный на заводе Чарльза Берда
Модель парохода «Елизавета»
Машина приводила в действие бортовые колёса диаметром 2,4 метра и шириной 1,2 метра, имевшие по шесть лопастей. Однотопочный паровой котёл отапливался дровами. Над палубой судна возвышалась кирпичная дымовая труба (это было данью заблуждению, что трубы по аналогии с печами должны изготавливаться из кирпича). Впоследствии кирпичную трубу заменили металлической высотой 7,62 метра, которая могла нести на себе парус при попутном ветре. Скорость парохода достигала 10,7 км/час (5,8 узла).
Испытания стимбота «Елизавета» проходили при стечении народа в пруду Таврического дворца. На них корабль продемонстрировал хорошие ходовые качества.
Первый регулярный рейс первого отечественного стимбота состоялся 3 ноября 1815 года в 6 часов 55 минут. Маршрут первого рейса пролегал из Санкт-Петербурга в Кронштадт. Командир Кронштадтского порта приказывал состязаться с пароходом лучшему гребному катеру, который, не уступая в скорости, временами догонял пароход, а иногда перегонял и даже приставал к судну. В 7 часов паровой бот прошёл Петербургскую брандвахту, и в 10 часов 15 минут прибыл в Кронштадт. На преодоление пути было затрачено 3 часа 15 минут, средняя скорость составила 9,3 километра в час. Пароход, взяв на борт пассажиров, в 13 часов 15 минут отправился в Санкт-Петербург. Из-за ухудшения погоды обратный рейс занял 5 часов 22 минуты.
Путешествие это описано в статье морского офицера, в будущем адмирала Рикорда в газете «Сын Отечества» № 46 за 1815 год, где он впервые применил в печати термин «пароход», нашедший всеобщее распространение. Показав хорошие ходовые качества на испытаниях, пароход «Елизавета» стал ходить по Неве и Финскому заливу со скоростью до 5,3 узла.
После проведения успешных испытаний Чарльз Берд получил ряд выгодных правительственных заказов.
Первый пароход в Волжском бассейне появился на Каме в июне 1816 года. Его построил уже упоминавшийся Пожвинский чугунолитейный и железоделательный завод В. А. Всеволожского. Имея мощность 24 лошадиных сил, пароход совершил несколько опытных рейсов по Каме.
В 40-х годах XIX века появляются пароходы и на реках Сибири.
Чарльз Берд стал довольно успешным предпринимателем (заводчиком). Он владел речным пароходостроением по всей России, наладил пароходное сообщение между столицей и Ревелем, Ригой и другими городами. Обладание десятилетней привилегией давало ему право на монопольное строительство судов для Волги: никакое частное лицо без разрешения Берда не имело возможности строить свои пароходы или делать их на заказ. К 1820 году по рекам России уже ходили или были готовы к спуску пятнадцать пароходов, а к 1835 году в России было 52 парохода. Исключительная императорская привилегия принадлежала Берду до 1843 года: только его завод занимался строительством и эксплуатацией паровых судов в России.
Имя Берда стало символом успеха, появилась поговорка: на вопрос «Как дела?» петербуржцы отвечали: «Как у Берда, только труба пониже, да дым пожиже».
Появление первых пароходов на реках России сразу не могло изменить сложившиеся веками правила речного судоходства. Переход от сплавного судоходства и бурлацкой тяги к организации перевозок на базе новой паровой машинной техники занял почти 50 лет, на протяжении которых наряду со старыми методами судоходства развивались и отмирали переходные формы. Паровому флоту пришлось вести долгую и упорную борьбу за свое признание.
На первом этапе основными представителями парового флота являлись кабестаны, а несколько позднее туера.
Кабестан – это тип речного парохода, действовавший по принципу коноводного судна. Как и коноводное судно, кабестан подтягивал себя к завезённому вверх по течению якорю, однако в отличие от коноводного судна, шпиль кабестана вращали не лошади, а паровая машина. Для завоза якорей вверх по течению использовались два небольших пароходика, именовавшихся «забежками». Пока кабестан подтягивался к одному якорю, забежка доставляла вперёд другой; таким образом достигалась плавность движения. Средний кабестан имел около тридцати метров в длину и десять-двенадцать метров в ширину. Кабестан брал на буксир пять-шесть крупных подчалок, общая грузоподъёмность такого поезда составляла пятьсот тысяч пудов; или десять-пятнадцать барж-мокашин, такой состав имел общую грузоподъёмность в двести тысяч пудов.
В это же время и туеры переводили на паровую тягу. Паровая машина, вращая барабан, передвигала пароход по цепи. Туеры стали снабжать также гребными винтами, дающими им возможность в случае надобности передвигаться и самостоятельно, например, вниз по течению. В XIX веке на Волге и Шексне работало 14 туеров – пароходов. Постепенный рост мощности судов с гребным винтом, а также создание на Волге водохранилищ сделало туеры ненужными.
В конце XX века в составе речного флота России оставался всего один туер - дизель-электрический туер-буксир «Енисей». В течение сорока лет он трудился на Казачинском пороге одноимённой реки, проводя через пороги грузовые и пассажирские суда.
Туер «Енисей» на туерной стоянке выше Казачинского порога
Туер «Енисей» и «Плотовод-717» поднимают сухогруз и баржу в Казачинском пороге
В дальнейшем пароходы стали использоваться в качестве механической тяги для несамоходных судов, которыми в те времена было подавляющее большинство судов. То есть, пароходы использовались для буксировки грузовых и пассажирских судов. На реках и каналах большого поперечного сечения переход к применению буксирной тяги не представил больших затруднений. Сложнее обстояло дело с каналами малых размеров, с узостями на реках с быстрым течением, порогами, перекатами. Но, как уже говорилось, в таких местах использовались туеры.
Пароходы первоначально имели в качестве движителей гребные колеса с лопастями. Колеса устанавливались на горизонтальном валу по бортам судна. Понятно, что при этом увеличивались габариты судна по ширине, и требовалась большая ширина судового хода. Пробовали устанавливать гребные колеса на корме судна, но при этом увеличивалось воздействие потока воды на буксируемые суда.
В 1830 году появились колеса с поворачивающимися плицами. Сначала применялись плоские стальные плицы, а с начала XX века – вогнутые, которые улучшили работу колес, повысив их упор. Коэффициент полезного действия колес за период их развития с конца XIX по начало XX века вырос весьма значительно: с 0,30 – 0,35 до 0,70 – 0,75.
В 1681 году доктор Р. Гук впервые предложил применить винт в качестве судового движителя. Созданием теоретической базы для расчета гребных винтов занимались петербургские академики Даниил Бернулли (1752 год) и Леонард Эйлер (1764 год). До появления быстроходных паровых машин теория гребного винта являлась сугубо академической, невостребованной в судостроительной отрасли, дисциплиной.
Практическое применение гребного винта берет начало в 1829 году. Богемский инженер И. Рессель установил гребной винт на теплоходе «Циветта» водоизмещением 48 тонн. На проведенных в Триесте испытаниях судно развило скорость 6 узлов. И дальнейшие испытания судов с гребными винтами дали весьма посредственные скоростные показатели – лишь 10 узлов. Однако ошеломительный результат был получен при буксировке парусных судов по Темзе. Маленький пароход с 12-сильной машиной буксировал 140-тонную шхуну со скоростью 7 узлов, большой американский пакетбот «Торонто» (250 тонн) – со скоростью 5 узлов. В судостроении зародилось определение полезного упора движителя, который для винтов в десятки раз превышал эффективность колесного привода.
Совершенствование формы гребного винта вело к повышению эффективности его использования.
Очевидная эффективность гребного винта положила конец активному противоборству сторонников парусного и парового флотов. Год 1838 принято считать концом эры парусного флота.
На транспортных речных паровых судах гребные винты в качестве движителя в России до Великой Октябрьской социалистической революции не получили широкого распространения. Применение их сдерживалось малыми глубинами на реках, при которых этот движитель не может дать высокий КПД, более сложным ремонтом в случае поломки, непригодностью для установки в деревянных корпусах и в некоторой мере консерватизмом судовладельцев.
Таким образом, в ходе технического прогресса совершенствовались все элементы парохода. Это выразилось в улучшении формы и обводов корпуса с одновременным уменьшением его массы и усилением прочности; в повышении КПД движителей, в частности за счет применения гребных колес с поворотными плицами; в повышении давления пара в котлах и главным образом в улучшении конструкции паровой машины.
По своему назначению пароходы в основном делились на буксирные, пассажирские и грузовые. Причем эти назначения в XIX веке не всегда выдерживались в чистом виде, зачастую они сочетались в одном судне.
В обслуживании транспортных потребностей экономики страны наиболее важную роль выполнял буксирный флот во взаимодействии с несамоходными грузовыми судами.
Строительство буксиров развертывалось интенсивно. Уже в начале 50-х годов XIX века на Волге, по данным начальника Ярославского округа путей сообщения, насчитывалось 52 парохода, которые в состоянии заменить 5000 лошадей. В 1851 году в Астрахани побывало 15 пароходов, сделавших 47 рейсов; они перевезли 800 тыс. пудов груза, заменив 1 356 800 бурлаков.
В 1852 году начальник Нижегородской губернии докладывал царю: «С эпохи введения пароходства (8 лет тому назад) число судов и рабочих уменьшилось почти вдвое. Каждый пароход в один рейс заменяет, по крайней мере, 10, а в шесть рейсов 60 расшив, которые при этом совершенно излишни, так как при доставке пароходами груз помещается в особенных баржах. Наконец, число рабочих при этом уменьшается почти вдесятеро: при грузе 100 тыс. пудов пароход может ограничиться 30 человеками рабочих, тогда как при таком количестве груза на расшивах, полагая на каждые 1000 пудов по 3 человека, надо иметь 300 человек».
В начале XX века на базе окрепших и технически выросших машиностроительных заводов России продолжалось дальнейшее совершенствование судовых двигателей и судов в целом.
Появление в конце XIX веке молодой науки – строительной механики корабля – и создание первых расчетных методов проектирования корпуса судна обогатили отечественное судостроение и устранили многие недостатки в проектировании судов.
Гидротехническое строительство на водных путях России
