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
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".
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.
11 февраля 1809 года американец Роберт Фултон запатентовал свое изобретение – первый корабль на паровой тяге. Вскоре пароходы пришли на смену парусным судам и были главным водным транспортом до середины XX века. Вот 10 самых известных пароходов
Пароход «Клермонт»
«Клермонт» стал первым официально запатентованным судном на паровой тяге в истории кораблестроения. Американец Роберт Фултон, узнав о том, что французский инженер Жак Перье удачно провел испытания первого корабля с паровым двигателем на Сене , решил воплотить эту идею в жизнь. В 1907 году Фултон удивил нью-йоркскую публику, спустив на воду Гудзона корабль с большой трубой и огромными гребными колесами. Зеваки были немало удивлены, что это творение инженерной мысли Фултона вообще смогло сдвинуться с места. Но «Клермонт» не только пошел по Гудзону, но и смог двигаться против течения без помощи ветра и парусов. Фултон получил патент на свое изобретение и в течение нескольких лет усовершенствовал теплоход и организовал постоянные речные рейсы на «Клермонте» по реке Гудзон от Нью-Йорка до Олбани. Скорость первого парохода была 9 км/ч.
Пароход "Клермонт"
Первый русский пароход «Елизавета»
Пароход «Елизавета», построенный для России шотландским механиком Чарльзом Бердом, вступил в строй в 1815 г. Корпус судна был деревянным. Металлическая труба диаметром около 30 см и высотой 7,6 м при попутном ветре служила вместо мачты для постановки парусов. Пароход мощностью 16 лошадиных сил имел 2 гребных колеса. Свой первый рейс пароход совершил 3 ноября 1815 года от Санкт-Петербурга до Кронштадта . Чтобы испытать скорость парохода, командир порта приказал состязаться с ним своему лучшему гребному катеру. Поскольку скорость «Елизаветы» достигала 10,7 км/ч, гребцам, усиленно налегавшим на весла, удавалось порой обогнать пароход. Кстати, русское слово «пароход» ввел в обиход морской офицер П. И. Рикорд, участник этого плавания. В дальнейшем пароход использовался для перевозки пассажиров и буксировки барж в Кронштадт. А к 1820 году русский флот насчитывал уже около 15 пароходов, к 1835 - около 52.
Первый русский пароход "Елизавета"
Пароход «Саванна»
Пароход «Саванна» стал первым пароходом, который в 1819 году пересек Атлантический океан. Он совершил рейс из американского города Саванна в английский Ливерпуль за 29 дней. Надо отметить, что почти весь путь пароход шел под парусами, и только когда стихал ветер, включали паровую машину, чтобы судно могло двигаться и в штиль. В начале эры пароходостроения на судах, совершавших далекие рейсы, оставляли паруса. Моряки полностью еще не доверяли силе пара : был велик риск, что паровой двигатель сломается посередине океана или до порта назначения не хватит топлива.
Пароход "Саванна"
Пароход «Сириус»
Отказаться от использования парусов рискнули только через 19 лет после трансатлантического рейса «Саванны». Колесный пароход «Сириус » вышел с 40 пассажирами из английского порта Корк 4 апреля 1838 года и достиг Нью-Йорка через 18 дней и 10 часов. «Сириус» впервые пересек Атлантический океан, не поднимая парусов, только при помощи парового двигателя. Этот корабль открыл постоянную коммерческую пароходную линию через Атлантику. «Сириус» двигался со скоростью 15 км/ч и расходовал чудовищно большое количество топлива – 1 тонну в час. Корабль был перегружен углем - 450 тонн. Но даже этого запаса для рейса не хватило. «Сириус» с грехом пополам добрался до Нью-Йорка. Чтобы судно продолжало двигаться, в топку пришлось бросать корабельные снасти, мачты, деревянный настил мостиков, поручни и даже мебель.
Пароход "Сириус"
Пароход «Архимед»
Один из первых паровых пароходов с винтом построил английский изобретатель Френсис Смит. Англичанин решил использовать открытие древнегреческого ученого Архимеда, которое было известно уже тысячу лет, но использовалось только для подачи воды при орошении, - винт. У Смита возникла идея использовать его для движения судна. Первый пароход под названием «Архимед» был построен в 1838 году. Он перемещался при помощи винта диаметром 2,1 м, на который работали две паровые машины мощностью 45 лошадиных сил каждая. Судно имело грузоподъемность 237 тонн. «Архимед» развивал максимальную скорость около 18 км/ч. Дальних рейсов «Архимед» не совершал. Пройдя успешные испытания на Темзе , корабль продолжил работать на внутренних каботажных линиях.
Первый винтовой пароход "Стоктон", пересекший Атлантику
Пароход «Стоктон»
«Стоктон» стал первым винтовым пароходом, совершившим плавание через Атлантический океан из Великобритании в Америку . История его изобретателя, шведа Джона Эриксона, весьма драматична. Он решил применить винт для движения парового судна одновременно с англичанином Смитом. Свое изобретение Эриксон решил продать военному флоту Великобритании, для чего на свои деньги построил винтовой пароход. Военное ведомство не оценило новшества шведа, Эриксон оказался в тюрьме за долги. Спасли изобретателя американцы, которых очень заинтересовало маневренное паровое судно, у которого двигательный механизм был спрятан ниже ватерлинии, а труба могла опускаться. Именно таким был пароход «Стоктон» силой в 70 лошадиных сил, который Эриксон построил для американцев, а назвал в честь своего нового друга, морского офицера. На своем пароходе в 1838 году Эриксон навсегда уехал в Америку, где получил славу великого инженера и разбогател.
Пароход «Амазонка»
В 1951 году газеты называли корабль «Амазонка» самым большим деревянным пароходом, когда-либо построенным в Британии . Этот пассажирский транспорт класса «люкс» мог поднять на борт более 2000 тонн и был снабжен паровой машиной мощностью 80 лошадиных сил. Хотя уже 10 лет с верфей сходили пароходы из металла, англичане построили своего гиганта из дерева, потому что консервативное британское адмиралтейство с предубеждением относилось к новшествам. 2 января 1852 года «Амазонка» с командой 110 лучших британских моряков отплыла в Вест-Индию , приняв на борт 50 пассажиров (в том числе лорда Адмиралтейства). В начале пути судно атаковал сильный и продолжительный шторм, чтобы продолжать двигаться дальше, пришлось запустить паровой двигатель на полную мощность. Машина с перегревшимися подшипниками работала без остановки 36 часов. И 4 января офицер, стоявший на вахте, увидел, что из люка машинного отделения вырываются языки пламени. Уже через 10 минут пожар охватил палубу. Потушить огонь в штормовой ветер не удавалось. «Амазонка» продолжала двигаться по волнам со скоростью 24 км/час, и спустить на воду спасательные шлюпки не было возможности. Пассажиры метались в панике по палубе. Только когда паровой котел выработал всю воду, людей удалось посадить в спасательные баркасы. Через некоторое время уплывшие в спасательных шлюпках услышали взрывы – это взорвался порох, хранившийся в трюмах «Амазонки», и корабль пошел ко дну вместе с капитаном и частью команды. Из 162 человек, которые вышли в плавание, спаслись только 58. Из них семеро умерли на берегу, а 11 человек сошли с ума от пережитого. Гибель «Амазонки» стала жестоким уроком для лордов Адмиралтейства, которые не хотели признавать, какую опасность таило в себе совмещение деревянного корпуса корабля с паровой машиной.
Пароход "Амазонка"
Пароход «Великий Восток»
Пароход «Великий Восток» - предшественник «Титаника». Этот стальной гигант, сошедший на воду в 1860 году, был 210 метров в длину и на протяжении сорока лет считался самым большим кораблем в мире. «Великий Восток» был оснащен и гребными колесами, и гребными винтами. Корабль стал последним шедевром одного из известных инженеров XIX века Изамбарда Кингдома Брюнеля. Огромное судно строилось, чтобы перевозить пассажиров из Англии в далекие Индию и Австралию , не заходя в порты для заправки топливом. Брюнель задумал свое детище,как самое безопасное судно в мире - «Великий Восток» имел двойной корпус, предохранявший его от затопления. Когда в свое время корабль получил пробоину большую, чем «Титаник», он не только остался на плаву, но смог продолжить рейс. Технология строительства таких больших судов в то время еще не была отработана, и сооружение «Великого Востока» было омрачено многими смертями рабочих, трудившихся в доке. Плавучий колосс спускали на воду целых два месяца – ломались лебедки, несколько рабочих получили травмы. Катастрофа произошла и при запуске двигателя – взорвался паровой котел, обварив кипятком несколько человек. Инженер Брюнель скончался, узнав об этом. Получивший дурную славу еще до схода на воду, «Великий Восток», рассчитанный на 4000 человек, отправился в свой первый рейс 17 июня 1860 года всего с 43 пассажирами и 418 членами экипажа на борту. И в дальнейшем желающих плыть через океан на «невезучем» судне было мало. В 1888 году судно решили разобрать на металлолом.
Пароход "Великий Восток"
Пароход «Великобритания»
Первый винтовой пароход с металлическим корпусом «Великобритания» сошел со стапелей 19 июля 1943 года. Его конструктору,Изомбарду Брюнелю удалось первым объединить последние достижения на одном большом корабле. Брюнель поставил задачу превратить длительные и опасные трансатлантические пассажирские перевозки в быстрые и роскошные морские путешествия. Огромные паровые двигатели парохода «Великобритания» потребляли 70 тонн угля в час, выдавали мощность 686 лошадиных сил и занимали три палубы. Сразу после спуска на воду пароход стал самым большим железным судном в мире с гребным винтом, положив начало эры паровых лайнеров. Но и на этом металлическом гиганте на всякий случай стояли паруса. 26 июля 1845 года пароход «Великобритания» отправился в свой первый рейс через Атлантику с 60 пассажирами на борту и 600 тоннами груза. Пароход двигался со скоростью примерно 17 км/ч и через 14 суток и 21 час зашел в порт Нью-Йорка. Через три года успешных рейсов «Великобританию» постигла неудача. 22 сентября 1846 года пароход, пересекая Ирландское море, оказался в опасной близости от берега, и начавшийся прилив вынес судно на сушу. Катастрофы не случилось - когда наступил отлив, пассажиров спустили с борта на землю и развезли в экипажах. Через год «Великобританию» выручили из плена, прорыв канал, и судно снова стало на воду.
Огромный трансатлантический паровой лайнер "Титаник", унесший жизни более тысячи пассажиров
Пароход «Титаник»
Печально известный «Титаник» был крупнейшим пассажирским лайнером в мире на момент своей постройки. Этот пароход-город весил 46 000 тонн и был длиной 880 футов. Кроме кают, на суперлайнере имелись гимнастические залы, бассейны, восточные бани и кафе. Отчаливший от английского берега 12 апреля «Титаник» мог вместить до 3000 пассажиров и около 800 человек команды и передвигался с максимальной скоростью 42 км/час. В роковую ночь с 14 на 15 апреля, столкновения с айсбергом, «Титаник» шел именно на такой скорости - капитан пытался побить мировой рекорд океанских пароходов. Во время кораблекрушения на борту было 1309 пассажиров и 898 членов экипажа. Спаслись только 712 человек, 1495 погибли. Спасательных шлюпок на всех не хватило, большинство пассажиров оставалось на корабле без надежды на спасение. 15 апреля в 2 часа 20 минут гигантский пассажирский корабль, совершавший свой первый рейс, затонул. Оставшихся в живых подобрало судно «Карпатия». Но и на нем не все спасенные были доставлены в Нью-Йорк живыми и здоровыми – часть пассажиров «Титаника» умерли в пути, некоторые лишились рассудка.
Мысль о создании самодвижущегося корабля, который мог бы плыть против ветра и течений, приходила людям очень давно. Особенно остро нужда в таких судах ощущалась при подъеме вверх по реке. Идти под парусом, следуя извилистому руслу со сложным фарватером, часто было невозможно, двигаться на веслах против течения - тяжело. Для подъема грузов приходилось нанимать бурлаков, но те исполняли эту работу очень медленно. Уже в средневековье некоторые механики предлагали использовать для движения корабля водяное колесо, которое приводилось бы в действие людьми или животными (описание такого движителя дано в одной древней рукописи приблизительно в 527 году). Однако реальная возможность построить быстроходное самодвижущиеся судно с большой грузоподъемностью появилась только после изобретения парового двигателя.
Первый в истории пароход был сооружен американцем Фитчем. Он же построил в 1787 году второй пароход "Персеверанс". Любопытно, что в обоих случаях Фитч отказался от использования гребного колеса. На первом его пароходе машина приводила в движение весла, так что оно двигалось на манер галеры. Сам Фитч в 1786 году так описывал движение судна: "Ход поршня равен примерно 3 футам, и каждое его перемещение вдоль цилиндра вызывает 40 оборотов рабочего вала. Каждый оборот вала должен приводить в движение 12 лопатообразных весел с рабочим движением 5 футов и 6 дюймов. Эти весла передвигаются вертикально, подражая движению весел в руках гребца на лодке. Когда 6 весел (после рабочего хода - гребка) поднимаются из воды, 6 других погружаются для следующего гребка. Два хода весел (вперед и назад вдоль хода судна) составляют около 11 футов и получаются за один оборот вала". Как показывает рисунок, приложенный к описанию Фитча, весла укреплялись на рамах; с каждой стороны судна было по три пары соединенных между собой весел. Движения весел, как пишет сам изобретатель, были аналогичны движению ручного весла без уключины. Во втором пароходе Фитча весла были заменены гребным винтом, в использовании которого этот изобретатель намного опередил свое время. В 1788 году "Персеверанс" уже совершал регулярные рейсы между Филадельфией и Бурлингтоном, перевозя по 30 пассажиров. Всего он прошел около 1000 км.
Несмотря на очевидный успех опытов Фитча, его изобретение не получило в это время развития и погибло вместе с изобретателем. Но нельзя сказать, что дело его совсем не имело последствий. США были той страной, где особенно остро ощущалась нужда в самодвижущемся корабле. Хороших шоссейных или грунтовых дорог здесь было очень мало. Единственным средством сообщения оставались реки. Раньше других оценил возможности парохода судья Ливингстон. Он не разбирался в технических деталях, но был весьма искушенным дельцом и быстро сообразил, что при надлежащем размахе и хорошей организации дела пароходное сообщение может дать очень неплохую прибыль. В 1798 году Ливингстон добился права на установление регулярного пароходного сообщения по реке Гудзон. Дело оставалось за малым - у него не было парохода. Несколько лет Ливингстон пытался построить паровое судно, привлекая различных механиков. Было сделано несколько паровых кораблей, но все они развивали скорость не более 5 км/ч. Думать с такими пароходами о регулярном судоходстве было преждевременно. Разуверившись в местных механиках, Ливингстон в 1801 году отправился во Францию. Здесь он встретился со своим соотечественником Робертом Фултоном, который много думал над проектом парохода, а в это время работал над созданием подводной лодки. Однако на осуществление обоих проектов у него не было средств. Встреча оказалась решающей. Ливингстон, наконец, нашел подходящего механика, а Фултон - бизнесмена, готового финансировать его работу.
Осенью 1802 года между ними было заключено соглашение. Фултон обещал построить паровое судно, способное перевозить 60 пассажиров со скоростью 13 км/ч, а Ливингстон - оплатит все текущие расходы. Прибыль, полученная от эксплуатации корабля, должна делиться пополам. Первые опыты Фултона с самодвижущимися судами относились еще к 1793 году, когда он, исследуя различные типы гребного колеса, пришел к заключению, что наилучшим будет колесо с тремя или шестью лопастями, В 1794 году, побывав в Манчестере, он убедился, что наилучшим двигателем для самодвижущегося корабля может быть только паровая машина Уатта двойного действия. В последующие годы Фултон много думал над формой, проекциями и очертаниями судна. Прежде чем приступить к строительству, он уехал на воды в Пломбьер и здесь проводил опыты с метровой моделью, приводимой в движение пружиной. Весной 1803 года Фултон приступил в Париже к строительству своего первого парохода. Он был плоскодонным, без выступающего киля, ч обшивкой вгладь. Паровая машина Уатта была взята напрокат у одного знакомого, но схему передаточного механизма придумал сам Фултон. Построенный корабль оказался недостаточно прочным - корпус не выдержал тяжести машины. Однажды во время сильного волнения на сене днище проломилось и взятая в долг машина вместе со всем оборудованием пошла ко дну. С большим трудом все это удалось достать на поверхность, причем Фултон жестоко простудился во время спасательных работ. Вскоре был построен новый, гораздо более прочный корпус судна, имевший 23 м в длину и 2,5 м в ширину. В августе 1803 года было проведено пробное испытание. В течение полутора часов пароход двигался со скоростью 5 км/ч и показал хорошую маневренность.
Первым делом Фултон предложил свой пароход Наполеону, но тот не заинтересовался этим изобретением. Весной 1804 года Фултон уехал в Англию. Здесь он безуспешно старался увлечь английское правительство проектом своей подводной лодки и одновременно следил за изготовлением паровой машины фирмой Боултона и Уатта. В том же году он отправился в Шотландию, чтобы ознакомиться с построенным там Саймингтоном пароходомм "Шарлотой Дундас". (Саймингтон был едва ли не первый европейский механик, успешно справившийся с постройкой самодвижущегося парового судна. Еще в 1788 году по заказу крупного шотландского землевладельца Патрика Миллера он построил небольшой корабль с паровым двигателем. Пароход этот был испытан на Дэлсуинтонском озере в Шотландии и развил скорость до 8 км/ч. Спустя полтора десятилетия Саймингтон построил второй пароход - упомянутую выше "Шарлоту Дундас" для владельцев Форс-Клайдонского канала. Он предназначался для транспортировки грузовых барж.) Пароход Саймингтона был несомненно удачной моделью. Средняя скорость его без груженых барж составляла около 10км/ч. Однако и этот опыт не заинтересовал англичан. Пароход вытащили на берег и обрекли на слом. Фултон присутствовал при испытаниях "Шарлоты" и имел возможность ознакомиться с ее устройством. Между тем Ливингстон настойчиво звал Фултона в Америку. Его шурин и конкурент Стивенс начал в 1806 году постройку парохода "Феникс", надеясь что получит привилегию на маршрут Нью-Йорк - Олбани, срок которой у Ливингстона истекал в 1807 году. Надо было спешить со строительством своего парохода.
Фултон приехал в Нью-Йорк в декабре 1806 года. С начала весны был заложен корпус парохода. Вскоре из Англии прибыла заказанная ранее паровая машина Уатта. Установка ее на судно была очень сложным делом. Все вопросы Фултону приходилось решать самому, так как во всем Нью-Йорке он не смог найти ни одного опытного механика. Пароход, названный впоследствии "Клермонтом", был сравнительно небольшим судном. Он имел тоннаж 150т, длина корпуса составляла 43м, мощность двигателя - 20 л.с. На нем были установлены две мачты, и при первой возможности в помощь машинам поднимали паруса. Машинная часть состояла из котла в форме сундука длиной 6м при высоте и ширине несколько более 2м и вертикального парового цилиндра. По обе стороны цилиндра были подвешены два чугунных треугольных балансира. Основания этих треугольников составляли около 2,1 м. Балансиры были укреплены на общем прочном железном стержне, так что работали вместе. На верхнем конце штока поршня имелась Т-образныя деталь: прочный железный брус, двигавшийся в направляющих, расположенных по обе стороны цилиндра. От каждого конца этой детали шли вниз прочные полосы кованого железа (шатуны), которые соединялись шкворней с концами балансиров. Другие концы треугольников отливались с чугунными противовесами. От вершины каждого треугольника шел шатун, соединенный с кривошипом, устроенном на каждом из валов гребных колес; вплотную к каждому кривошипу располагались чугунные колеса диаметром около 1,5 м. Каждое из них приводило в движение шестерню диаметром около 0,7м. Обе шестерни были насажены на общий вал, в центре которого находилось маховое колесо диаметром 3 м. Ничем особенным этот пароход не отличался от своих более ранних предшественников, однако именно ему суждено было открыть новую эру в истории судоходства. В том же 1807 году "Клермонт" отправился в свой первый рейс, завершившийся вполне успешно. Восхищаясь результатами этой поездки, Фултон писал одному приятелю: "Я опережал все лодки и шхуны, и казалось, что все они стоят на якоре. Теперь полностью доказана пригодность силы пара для приведения в движение кораблей. В этот день, когда я выехал из Нью-Йорка, вряд ли 30 человек поверили бы, что мой пароход пройдет хотя бы одну милю в час. Когда мы отошли от пристани, где собралось много любопытных зрителей, я слыхал довольно саркастические замечания. Так всегда приветствуют несознательные люди тех, кого они зовут "философами" и "прожекторами".
На весь путь из Нью-Йорка в Олбани, протяженностью 150 миль, совершенном против течения и при противном ветре, "Клермонт" потратил 32 часа, покрыв все расстояние исключительно при помощи парового двигателя. После некоторых улучшений в конструкции своего детища Фултон наладил постоянные рейсы на этом речном пути. На пароходе имелись три большие каюты. Одна - на 36, другая - на 24, третья на 18 пассажиров с 62 спальными местами. Кроме того, на нем размещались кухня, буфет и кладовая. Для всех пассажиров устанавливались единые правила. (Среди них были и такие, которые под угрозой штрафа запрещали "джентльменам" лежать в сапогах на кровати или сидеть на столе.) Поездка от Нью-Йорка до Олбани стоила семь долларов, что по ценам того времени было немало. Тем не менее от желающих не было отбоя. За первый же год эксплуатации "Клермонт" дал выручку 16 тысяч долларов. В последующие годы компания Фултона- Ливингстона построила еще несколько паровых кораблей. В 1816 году ей принадлежало 16 пароходов. Один из них, "Коннектикут", имел уже 60-сильную машину и тоннаж около 500т. Владельцы парусных и гребных судов на Гудзоне встретили пароход очень враждебно, с самого начала увидев в нем грозного конкурента. Они то и дело подстраивали столкновения пароходов с шаландами и баркасами или устраивали на их пути заторы. В 1811 году был принят особый закон, грозивший строгим наказанием за сознательный вред, принесенный пароходам.
Хотя сам Фултон неоднократно подчеркивал, что идея парохода принадлежит не ему, именно он впервые удачно воплотил ее в жизнь и с его легкой руки пароходство начало бурно развиваться сначала в Америке, а потом и во всем мире. В 1840 году в США только на одной Миссисипи и ее притоках крейсировало уже свыше тысячи речных пароходов. В то же время паровые суда стали осваивать морские маршруты. В 1819 году пароход "Саванна" впервые пересек Атлантический океан и прибыл из Америки в Англию.