Изобретатели пытались приспособить пар для движения по воде начиная с 15-го века. Но впервые практическую пользу от подобных усилий получили в 1807 году, когда житель Нью-Йорка Роберт Фултон отправил в плавание свой колесный пароход.
Для его устройства изобретатель использовал деревянное судно, похожее на баржу, длиной 133 фута и водоизмещением 100 тонн. На такой "посудине" он и смонтировал свой паровой двигатель мощностью 20 лошадиных сил. Двигатель вращал два лопастных колеса по 15 футов в диаметре. Колеса располагались вдоль правого и левого борта. Их лопасти шлепали по воде и толкали корабль вперед. Его полное название было "Нью ноф ривер стимбот эф Клермонт", или попросту "Клермонт". Корабль начал совершать регулярные рейсы по реке Гудзон (американцы, правда, называют эту реку Хадсон) от Нью-Йорка до города Олбани. Уже в 1839 году по американским рекам и озерам ходило около 1000 пароходов с одним или двумя колесами по бокам, с колесами за кормой, так что к этому времени двигающаяся по воде Америка получила независимость от ветра.
Устройство парового двигателя для колесного парохода
Паровой двигатель, доведенный в конце 1700-х годов до совершенства шотландским инженером Джеймсом Уат-том (он же Ватт), "съедал" в своей топке дрова и уголь и нагревал воду в металлическом котле. Потом из воды получался пар. Пар, сжимаясь, давил на поршень в цилиндре и приводил поршень в движение. Тяги и кривошипы преобразовывали поступательно-возвратное движение поршня во вращательное движение колесной оси. А уже к оси крепились лопастные колеса.
Необыкновенное судно Фултона
На рисунке вверху статьи изображен "Клермонт" - эта длинная "посудина", низко сидящая на воде, делала в среднем 4 узла, или около 5 миль в час. Первый рейс состоялся в августе 1807 года, когда это судно прошлепало вверх по течению 150 миль за 32 часа. Вскоре начались регулярные рейсы. Судно могло сразу взять на борт 100 пассажиров, которым предоставлялись каюты или же койки. Со временем первый в Америке пароход, пользовавшийся коммерческим успехом, был перестроен и увеличен в размерах. В обновленном виде он ходил по Гудзону до 1814 года, а потом был списан.
Самые первые колесные пароходы
В 1543 году испанец Бласко де Голль построил примитивный пароход, который, пропыхтев три часа, преодолел 6 миль. Однако вплоть до 1700-х годов самоходные суда не имели практического применения.
В 1736 году англичанин Джонатан Халлз запатентовал первый буксир, где паровой котел приводил в движение поршни, которые вращали колесо, расположенное за кормой его лодки.
Настоящего успеха добился Уильяме Саймингтон, когда в 1801 году построенное им паровое судно "Шарлотта Дандес" смогло в течение шести часов тащить за собой две шлюпки во время испытаний в Шотландии.
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.
Началом применения паровых двигателей "на воде" был 1707 год, когда французский физик Дени Папен сконструировал первую лодку с паровым двигателем и гребными колесами. Предположительно после успешного испытания ее сломали лодочники, испугавшиеся конкуренции.
Через 30 лет англичанин Джонатан Халлс изобрел паровой буксир. Э ксперимент закончился неудачно: двигатель оказался тяжелым и буксир затонул.
В 1802 году шотландец Уильям Саймингтон продемонстрировал пароход «Шарлотта Дундас».
Широкое использование паровых машин на судах началось в 1807 году с рейсов пассажирского парохода «Клермонт», построенного американцем Робертом Фултоном. С 1790-х годов Фултон занялся проблемой использования пара для приведения в движение кораблей. В 1809 году Фултон запатентовал конструкцию «Клермонта» и вошел в историю как изобретатель парохода. Газеты писали, что многие лодочники в ужасе закрывали глаза, когда «чудовище Фултона», изрыгающее огонь и дым, двигалось по Гудзону против ветра и течения.
"Клермонт"
Уже через десять-пятнадцать лет после изобретения Р. Фултона пароходы серьезно потеснили парусные суда. В 1813 г. в Питтсбурге в США заработали два завода по производству паровых двигателей. Через год к Нью-Орлеанскому порту было приписано 20 пароходов, а в 1835 г. на Mиссисипи и ее притоках работало уже 1200 пароходов.
Речной пароход США (1810-1830гг.)
К 1815 г. в Англии на р. Клайд (Глазго) работало уже 10 пароходов и семь или восемь на р. Темзе. В том же году был построен первый морской пароход "Argyle", который выполнил переход из Глазго в Лондон. В 1816 г. пароход "Majestic" выполнил первые рейсы Брайтон - Гавр и Дувр - Кале, после чего начинали открываться регулярные морские паровые линии между Великобитанией, Ирландией, Францией и Голландией.
Первое паровое судно Европы "Comet" 1812г.
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. Однако в России пароходов Фултон не создал
. В 1815 г. он скончался, а в 1816 г. выданная ему привилегия была аннулирована.
Начало 19 века и в России отмечается строительством первых судов с паровыми машинами. В 1815 году владельцем механико-литейного завода в Петербурге Карлом Бердом был построен первый колесный пароход "Елизавета". На деревянную "тихвинку" была установлена изготовленная на заводе паровая машина Уатта мощностью 4 л. с. и паровой котел, приводившие в действие бортовые колеса. Машина делала 40 оборотов в минуту. После успешных испытаний на Неве и перехода из Петербурга в Кронштадт пароход совершал рейсы на линии Петербург - Кронштадт. Этот путь пароход проходил за 5 ч 20 мин со средней скоростью около 9,3 км/ч.
Российский пароход завода Берда.
Началось строительство пароходов и на других реках России.
Первый пароход в Волжском бассейне появился на Каме в июне 1816 г. Его построил Пожвинский чугунолитейный и железоделательный завод В. А. Всеволожского. Имея мощность 24 л. с., пароход совершил несколько опытных рейсов по Каме.
К 20-м годам 19 века в Черноморском бассейне был всего лишь один пароход - «Везувий» , не считая примитивного парохода «Пчелка» мощностью 25 л.с., построенного киевскими крепостными крестьянами, который через два года был проведен через пороги в Херсон, откуда и совершал рейсы до Николаева.
Крупный сибирский золотопромышленник Мясников,. получивший привилегию на организацию пароходства по оз. Байкал и рекам Оби, Тоболу, Иртышу, Енисею, Лене и их притокам, в марте 1843г. спустил на воду пароход “Император Николай I” мощностью 32 л. с., который в 1844 г. был выведен на Байкал. Вслед за ним был заложен и в 1844 г. закончен постройкой второй пароход мощностью 50 л. с., получивший название “Наследник Цесаревич”, который также был переведен на оз. Байкал, где оба парохода и использовались на перевозках.
В 40-50-е годы 19века
пароходы стали регулярно ходить по Неве, Волге, Днепру и другим рекам. К 1850 г. в России было около 100 пароходов.
В 1819 американское парусное почтовое судно "Саванна", дооборудованное паровой машиной и съемными бортовыми колесами вышло из г. Саванна США на Ливерпуль и совершило переход через Атлантику за 24 дня. В качестве двигателя на "Саванне" использовалась одноцилиндровая паровая машина низкого давления, простого действия. Мощность машины составляла 72 л.с., скорость при работе двигателя - 6 узлов (9 км/час). Двигателем пароход ьпользовался не более 85 часов и только в пределах прибрежной зоны.
"Саванна"
Рейс "Саванны" проводился для оценки необходимых запасов топлива на океанских маршрутах, т.к. сторонники парусного флота утверждали, что ни один пароход не сможет вместить достаточно количество угля для перехода через Атлантику. После возвращения судна в Соединенные Штаты паровой двигатель был демонтирован, а судно до 1822 г. использовалось на линии Нью-Йорк - Саванна
В 1825 г. английский колесный пароход "Энтерпрайз", используя паруса при попутном ветре, выполнил рейс к Индии.
Самый большой колесный пароход в истории флота "Великий восток"
Первый рейс вокруг Европы совершил в 1830-1831 гг. небольшой русский пароход "Нева". Выйдя 17 августа 1830 года из Кронштадта, "Нева" прибыла в Одессу 4 марта 1831 г., затратив на рейс 199 суток. Длительность рейса объяснялась продолжительными стоянками в портах из-за сильных зимних штормов.
Легендарный гигант "Титаник":
В котельных помещениях судна было установлено 29 паровых котлов - каждый весом в 100 тонн, которые разогревались жаром 162 топок. Угольные печи разогревали воду в котлах, чтобы получить пар. Затем пар подавался на поршневые двигатели. Как только пар попадал в один из четырех цилиндров двигателя, вырабатывалось необходимое усилие для вращения одного из гребных винтов. Лишний или потеряный пар конденсировался в испарителях и полученная вода могла быть возвращена в котлы для повторного нагревания. Изменение количества пара, поданного надвигатели управляло скоростью судна. Дым от топок и выхлопы двигателей выбрасывались через 3 первых трубы. Четвертая труба была фальшивой и использовалась для вентиляции. На "Титанике" все соответствовало последнему слову техники того времени.
Первый военный пароход был построен в США по проекту Р. Фултона в 1815г. Он предназначался для охраны акватории Нью-Йоркского порта и представлял из себя батарейный катемаран. Военные моряки называли его паровым фрегатом, однако Р. Фултон предпочитал называть его паровой батареей и дал ему имя "Demologos" ("Глас народа"). В 1829 г. пароход взорвался на рейде Нью-Йорка из-за неосторожного обращения матросов с огнем. В России первый пароходофрегат "Богатырь", ставший предтечей крейсеров, был построен в 1836 г.
Колесный пароходофрегат "Тамань" 1849г.
Лучшие образцы паровых машин 1870-х годов, предназначенных для нужд военно-морского флота, весили около 20 кг/л.с, а братьям Хересгофф в США удалось создать двигатель мощностью 4 л.с, вес которого вместе с котлом составлял всего 22,65 кг.
Применение паровой машины на подводной лодке откладывалось в течение многих лет. Главной проблемой была подача воздуха для сжигания топлива в топке парового котла при нахождении лодки в подводном положении, т.к. при работе машины расходовалось топливо и изменялась масса подводной лодки, а она должна быть постоянно готовой к погружению. Несмотря на препятствия в истории изобретательства подводных кораблей было много попыток построить подводную лодку, снабженную паровым двигателем.
Проект подводной лодки с паровой машиной первым разработал в 1795 г. французский революционер Арман Мезьер, но ему не удалось осуществить его.
В 1815 году Роберт Фултон
построил в Нью-Йорке большое подводное судно,
снабженное мощной паровой турбиной,
длиной восемьдесят футов и шириной двадцать два фута с экипажем в 100 человек. Однако Фултон умер до того, как "Mute" был спущен на воду, и эта подводная лодка пошла на слом.
Построить подводный корабль
удалось в 1846 г. соотечественнику Армана Мезьера доктору Просперу Пейерну
. В подлодке, названной "Гидростатом"
, пар к машине поступал от котла, в герметически закрытой топке которого сжигались специально приготовленное топливо - спрессованные брикеты селитры с углем, при горении выделявшие необходимый для горения кислород. Одновременно в топку подавалась вода. Водяной пар и продукты сгорания топлива направлялись в паровую машину, откуда, совершив работу, отводились за борт через невозвратный клапан. Однако и этот проект оказался неудачным.
Неудача Пейерна не отпугнула последователей. Уже в 1851 г. американец Лоднер Филиппс построил ПЛ с паровой машинной установкой. Но довести дело до конца изобретатель не успел. При одном из погружений на озере Эри ПЛ превысила допустимую глубину и была раздавлена, похоронив на дне озера экипаж вместе с Филиппсом.
Летом 1866 г. была создана подводная лодка талантливого русского изобретателя И. Ф. Александровского. Она испытывалась в течение нескольких лет в Кронштадте. Было вынесено решение о ее непригодности ее для военных целей и нецелесообразности проведения дальнейших работ по устранению недостатков.
Другие страницы по теме « Паровые двигатели »
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".