Морские великаны часть 1

Опубликовано: 24 апреля 2010
Просмотров: 187491

 

УДИВИТЕЛЬНЫИ XIX ВЕК!


В ходе закончившейся в XIX в. промышленной революции были созданы основные типы металлообрабатывающих станков, получили развитие способы передела чугуна в железо и техники получения стали, изобретены паровая турбина и двигатель внутреннего сгорания, а также гребной винт и открыта электросварка. Все это, естественно, не могло не сказаться на развитии мирового судостроения. Можно сказать, что именно в XIX столетии были заложены основы для создания современных судов и судов-гигантов в частности. Этот переворот в судостроении был следствием промышленного переворота, происходившего во всех областях промышленности в XVIII в.

Начало этому перевороту было положено заменой на кораблях "ветрового двигателя" паровым. Именно применение силы пара для движения судна - один из важнейших факторов, обусловивших впоследствии создание сверхкрупных судов.

С точки зрения кораблестроителей наиболее важным фактором в росте размеров судов, несомненно, явилось применение железа. Ведь использование железа вместо дерева при постройке корпусов судов позволило не только увеличить их размеры (был превзойден рекорд длины суперсудна корабелов средних веков), но и снизить их массу.

Не менее важным фактором в росте размеров судов следует считать, конечно, появление гребного винта - наиболее надежного и простого движителя, работа которого почти не зависит от волнения,

Применение стали и электросварки при постройке корпусов судов привело к дальнейшему снижению массы их корпуса за счет почти 100 %-ного и рационального использования прочности основных связей набора корпуса, что, собственно, и позволило строить суда практически неограниченной величины.

На дальнейшее развитие судостроения повлияло создание паровой турбины - самого мощного из изобретенных человеком двигателей для преобразования тепловой энергии в механическую работу. Ведь по мощности современные судовые паровые турбины (до 60 тыс, кВт) более чем в 4,5 раза превосходят наиболее мощную из когда-либо установленных на судне паровых поршневых машин (13 тыс, кВт) и в 1,5 раза - современный судовой дизель (37 тыс, кВт).



ПОЯВЛЕНИЕ ПАРОХОДА

Когда же и где были предприняты первые попытки использования заключенной в паре энергии для движения судов, сделавших их более независимыми от погодных условий и поставивших морские сообщения на регулярную основу?

Первым в истории техники для практических целей силу пара использовал Архимед. В 215-212 гг. до н. э. римские корабли во время осады Сиракуз подверглись обстрелу из неизвестного орудия - паровой пушки архитронито, созданной ученым.

"Архитронито" (пушка)  Герона Александрийского...

Главной ,же заслугой знаменитого изобретателя универсального двигателя- паровой машины - англичанина Джеймса Уатта было применение отдельного конденсатора (в машинах англичан Thomas North (1705 г.) и Thomas Newcomen (1698 г.) пар превращался в конденсат в самом рабочем цилиндре), позволившего увеличить КПД машины в 2,7 раза!

Одна из ранних зарегистрированных удачных попыток применения механической силы для движения судов состоялась в 1783 г. в Лионе во Франции. Баржеподобное судно длиной 45 м, оборудованное горизонтальной паровой машиной, приводившей в движение бортовые гребные колеса, оказалось способным передвигаться, и, что важно, против течения Роны. Это судно было удачно названо "Piroskaf"( "Пироскаф") (от греч. "нарос" - огонь и "скафос" - судно), изобретатель и проектант этого судна Geoffroy Claude d'Abban (Клод Жоффруа д'Аббан) признан инициатором применения силы пара для движения судов.

Достаточно многочисленные попытки использования механической силы на судах были предприняты в США. В 1784 г.
James Ramsay(Джеймс Рамсей) испытывал на pеке Potomac паровую лодку длиной 24,4 м с водометным движителем, у которого сила, движущая лодку, создавалась выталкиваемой из него струей воды. Опыты Рамсея оказались не очень удачными.

Больший успех выпал на долю John Fitch(Джона Фитча). В 1787 г. его третья паровая лодка "Experiment"("Эксперимент") двигалась уже со скоростью 6,5 уз, но на ней был установлен... весельный движитель. Одноцилиндровая машина с диаметром цилиндра 55 см и огнетрубный паровой котел приводили в движение три весла в корме, выполненные в форме "утиной лапы", которые обеспечивали судну длиной 18 м сносную скорость. Лодка долгое время совершала регулярные рейсы по pеке Delaware от Philadelphia(Филадельфии)  вниз по течению до Wilmington(Уилмингтона) и вверх - до Trenton(Трентона), но мало кто отваживался совершать путешествия на ней.

Американская паровая лодка "Experiment"открывшая в 1787 году первое в мире регулярное пароходное сообщение.

В том, что на лодке использовался "проверенный" весельный движитель, нет ничего необычного. Движитель такого типа применялся уже многие тысячи лет. В Англии, именовавшей себя тогда "нацией мореплавателей", первый пароход появился в 1788 г. Это двухкорпусное судно с двумя гребными колесами между ними было детищем Patrick Miller(Патрика Миллера) и William Symington(Уильяма Саймингтона).

Пароход Patrick Miller(Патрика Миллера)...

Судно плавало по шотландскому оз. Даллвингтону со скоростью 5 уз. Паровая машина его сохранилась и находится в лондонском Музее науки.

Не добившись успеха  у себя на родине, James Ramsay(Джеймс Рамсей) переезжает в Англию, где в 1792 г. строит паровую лодку "Columbia Maid"("Колумбия Мэйд"). В качестве движителя на ней снова использован водомет. Лодка могла развивать скорость 4 уз.

Чтобы закончить рассказ о создании надежного парохода, "сердцем" которого является паровая машина, придется немного заглянуть в начало XIX в.

В 1802 г. горный инженер Уильям Саймингтон из Англии построил буксирный пароход "Charlotte Dundas"("Шарлотта Дандас") длиной 17 м, мощностью 10 л. c.- первый буксир и первое судно к кормовым гребным колесом. Новинкой была установленная на нем паровая машина прямого действия, т. e. к прямой передачей от штока к коленчатому валу без промежуточного балансира. Испытания прошли успешно. За 6 ч при сильном встречном ветре "Charlotte Dundas" отбуксировала по каналу на 18 миль две баржи. "Charlotte Dundas" была первым пригодным к эксплуатации паровым ботом. Этот буксир, плавал по каналу Firth of Clyde(Ферт-оф-Клай). Однако власти стали опасаться, что волны от гребного колеса размоют берега канала. Пароход вытащили на берег и обрекли на слом. Таким образом, и этот опыт не заинтересовал англичан. Известно, что на нем побывал ставший впоследствии знаменитым американец Robert Fulton(Роберт Фултон), который много сделал для официального признания парового судоходства.

Благодаря значительной финансовой помощи друзей Фултон сумел построить пароход "Norz River Stimbout of Clermont"("Норз Ривер Стимбоут оф Клермон"), который нашел практическое применение,с паровой машиной Джеймса Уатта.Он был испытан в августе 1807 г.

"Norz River Stimbout of Clermont" (Philadelphia: George Maclean, 1871)

Многие из собравшихся на берегах залива Гудзон не верили в успех. В первый рейс 4 сентября 1807 г. Robert Fulton(Фултон) отправился без груза и без пассажиров: желающих испытать судьбу на борту огнедышащего судна не нашлось. Но на обратном пути объявился смельчак — фермер, купивший билет за шесть долларов. Это был первый пассажир в истории пароходства. Растроганный изобретатель предоставил ему пожизненное право бесплатного проезда на своих пароходах. В этом же году первый пароход Фултона начал курсировать между Нью-Йорком и Олбани, принося прибыль. В историю этот пароход вошел как "Clermont"("Клермонт"), хотя Claremont просто называлась усадьба партнера Фултона - Livingston(Ливингстона) на реке Гудзон в 177 км от Нью-Йорка, которую пароход посетил во время первого плавания.

 

"Clermont" 1807 год...

Паровая машина судна мощностью всего 20 л. c. вращала два бортовых гребных колеса диаметром 4,7 м с восемью лопастями шириной 1,2 м. Водоизмещение судна 79 т, длина равнялась 43,3 м, ширина корпуса 4,3 м, высота борта 2,1 м, осадка около 0,6 м (данные до реконструкции). Скорость достигала 4,6 уз.

 

В 1907 году в натуральную величину была построена работающая копия "Clermont" в Нью-Йорке, в честь столетия со дня достижения Robert Fulton (Фултона).

Заметим, что первое в мире регулярное железнодорожное сообщение открылось в Англии спустя 18 лет после начала регулярных рейсов парохода Фултона.

Но заслуги Фултона значительно вьше, чем создание первого в истории судостроения коммерчески выгодного парохода. Ведь он, как теперь известно, первый нашел способ взаимной увязки корпуса, машины и гребных колес, т. e. сделал изобретение, которого настоятельно требовало промышленное развитие и которое в свою очередь требовало умения точно вычислять силу сопротивления будущего, еще не существующего, судна. Так до Фултона вопрос о практическом расчете гидродинамического сопротивления не ставил никто!