Изобретение кораблей. Кто изобрел первый в мире пароход? Необыкновенное судно Фултона
С изобретением парового двигателя Уатта начались опыты по применению новой машины в судоходстве. Наиболее удачной попыткой можно считать пароход, построенный французским изобретателем Жоффруа. В 1781 г. его паровая лодка при помощи парового двигателя могла уже целый час плыть против течения.
Первый пригодный для судоходства пароход изобрел инженер и механик ирландец Роберт Фултон. Он родился в бедной крестьянской семье, был гениальным самоучкой.
Свой первый, еще несовершенный, пароход Фултон построил и испытал на Сене в Париже. В 1803 г. опыт удался, судно в течение 1,5 часа плавало по Сене, развивая скорость 5 км в час.
В 1807 г. Фултон построил колесный пароход «Клермонт», установив там паровую машину двойного действия Уатта. Длина парохода равнялась 43 м, мощность двигателя – 20 л. с., тоннаж – 15 т. В 1807 г. «Клермонт» совершил свой первый рейс по Гудзону из Нью?Йорка в Олбани протяжением 150 миль (270 км). Происходивший против течения и при встречном ветре рейс занял 32 часа. «Клермонт» Фултона положил начало паровому судоходству. С этого времени пароходы стали строить и в других странах.
Вслед за изобретением речного парохода делаются попытки технически усовершенствовать все виды морского транспорта. Уже в 1819 г. на трансатлантической линии между Америкой и Европой появился пароход «Саванна», доставивший груз хлопка из США в Англию. «Саванна» находилась в пути 26 дней. В том же 1819 г. «Саванна» пришла в Петербургский порт. Это был первый иностранный пароход, посетивший Россию. В 1825 г. английский пароход «Энтерпрайз» за 113 дней совершил путешествие из Лондона в Калькутту. В 1829 г. голландский пароход «Кюрасо» прошел путь из Голландии в Вест-Индию за 32 дня.
Однако морское судостроение до 40-х годов XIX в. развивалось сравнительно медленно. Строительство пароходов тормозили недостатки в конструкции, выявленные в процессе эксплуатации, устранить которые сразу не представлялось возможным. И только коренное изменение конструкции пароходов и двигателей, а также переход к новым строительным материалам для строительства судов стимулировали быстрое развитие морского судостроения.
Величайшее значение для судостроения имел переход к строительству железных и стальных корпусов пароходов.
Другим очень важным фактором развития морского флота было изобретение гребного винта, сменившего гребные колеса первых пароходов. До конца 30-х годов XIX в. пароходы строились с гребными колесами, которые ломали морские волны. Они являлись наиболее уязвимым местом во время боя, их повреждение сразу же выводило судно из строя.
В 1838 г. английский инженер - изобретатель Смит построил первый, вполне пригодный для практических целей, пароход «Архимед» с гребным винтом. Вскоре был сделан еще ряд усовершенствований винтовых пароходов, и к концу 40-х годов XIX в. гребной винт начал быстро вытеснять гребные колеса, в первую очередь в морском военном флоте.
С начала 30-х годов стали появляться первые пароходы, пригодные для регулярных океанских рейсов. С конца 30-х годов XIX в. наладилось регулярное пароходное сообщение между Европой и Америкой, а затем между Европой и другими континентами. В 1842 г. было совершено первое кругосветное путешествие на пароходе. Пароходные линии, подобно железным дорогам, обеспечивали быстроту и регулярность передвижения, а также резко понизили стоимость перевозки грузов.
До 70-х годов паровой флот не являлся полновластным хозяином водных просторов. Существовал и парусный флот, занимающий значительную часть общей системы водного транспорта.
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.
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.
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".
Уатта начались опыты по применению новой машины в судоходстве. Наиболее удачной попыткой можно считать пароход, построенный французским изобретателем Жоффруа. В 1781 г. его паровая лодка при помощи парового двигателя могла уже целый час плыть против течения.
Первый пароход
Первый пригодный для судоходства пароход изобрел инженер и механик ирландец Роберт Фултон. Он родился в бедной крестьянской семье, был гениальным самоучкой.
Свой первый, еще несовершенный, пароход Фултон построил и испытал на Сене в Париже. В 1803 г. опыт удался, судно в течение 1,5 часа плавало по Сене, развивая скорость 5 км в час.
В 1807 г. Фултон построил колесный пароход «Клермонт», установив там паровую машину двойного действия Уатта. Длина парохода равнялась 43 м, мощность двигателя – 20 л. с., тоннаж – 15 т. В 1807 г. «Клермонт» совершил свой первый рейс по Гудзону из Нью‑Йорка в Олбани протяжением 150 миль (270 км). Происходивший против течения и при встречном ветре рейс занял 32 часа. «Клермонт» Фултона положил начало паровому судоходству. С этого времени пароходы стали строить и в других странах.
Вслед за изобретением речного парохода делаются попытки технически усовершенствовать все виды морского транспорта. Уже в 1819 г. на трансатлантической линии между Америкой и Европой появился пароход «Саванна», доставивший груз хлопка из США в Англию. «Саванна» находилась в пути 26 дней. В том же 1819 г. «Саванна» пришла в Петербургский порт. Это был первый иностранный пароход, посетивший Россию. В 1825 г. английский пароход «Энтерпрайз» за 113 дней совершил путешествие из Лондона в Калькутту. В 1829 г. голландский пароход «Кюрасо» прошел путь из Голландии в Вест-Индию за 32 дня.
Стальной корпус и гребной винт- новый этап судостроения
Однако морское судостроение до 40-х годов XIX в. развивалось сравнительно медленно. Строительство пароходов тормозили недостатки в конструкции, выявленные в процессе эксплуатации, устранить которые сразу не представлялось возможным. И только коренное изменение конструкции пароходов и двигателей, а также переход к новым строительным материалам для строительства судов стимулировали быстрое развитие морского судостроения.
Величайшее значение для судостроения имел переход к строительству железных и стальных корпусов пароходов.
Другим очень важным фактором развития морского флота было изобретение гребного винта, сменившего гребные колеса первых пароходов. До конца 30-х годов XIX в. пароходы строились с гребными колесами, которые ломали морские волны. Они являлись наиболее уязвимым местом во время боя, их повреждение сразу же выводило судно из строя.
В 1838 г. английский инженер — изобретатель Смит построил первый, вполне пригодный для практических целей, пароход «Архимед» с гребным винтом. Вскоре был сделан еще ряд усовершенствований винтовых пароходов, и к концу 40-х годов XIX в. гребной винт начал быстро вытеснять гребные колеса, в первую очередь в морском военном флоте.
С начала 30-х годов стали появляться первые пароходы, пригодные для регулярных океанских рейсов. С конца 30-х годов XIX в. наладилось регулярное пароходное сообщение между Европой и Америкой, а затем между Европой и другими континентами. В 1842 г. было совершено первое кругосветное путешествие на пароходе. Пароходные линии, подобно , обеспечивали быстроту и регулярность передвижения, а также резко понизили стоимость перевозки грузов.
До 70-х годов паровой флот не являлся полновластным хозяином водных просторов. Существовал и , занимающий значительную часть общей системы водного транспорта.
