История любого изобретения играет большую роль в продвижении человечества по пути прогресса. Особое значение люди отдают появлению пароходов и это справедливо, потому что с этого момента водный транспорт стал быстрее и мощнее в разы и развитие цивилизации поднялось на новый уровень.
- Так кто же был первым?
- Как покорялись океаны
- Принцип устройства
- Видео: Современные пароходы
Так кто же был первым?
Если проанализировать историю возникновения паровых кораблей, то который из них появился первым установить трудно, хотя считается, что первым был «Клермонт» ("North River Steamboat"), построенный Робертом Фултоном в 1807 году и отправившийся в плаванье по реке Гудзон от пристани Нью-Йорка до Олбани.
Пароход "Клермонт" Роберта Фултона
Непонятно только как быть с тем фактом, что было ещё судно "Charlotte Dundas" в Англии и свободно перевозило баржи по лондонскому каналу уже в 1801 году и его паровая мощность составляла 10 лошадиных сил. Очень прочный деревянный корпус корабля был в длину 17 метров, это было достаточно уникальное явление, но его как-то не заметили и всерьёз не приняли, поэтому и имя создателя англичанина Вильяма Симингтона осталось в тени. Пароход стал не востребованным уже через год, 1802 году он стал на вечный для себя причал и пробыл там до 1861 года, когда его растащили на детали.
А вот Роберта Фултона подобная участь не коснулась. Его пароход в своё первое плаванье пошёл чуть ли под улюлюканье зевак на пристани, все ждали, что он потонет или остановится, но судно быстро удалялось от берега и, обгоняя все лодки и парусники по пути, всё убыстряло ход. Для того времени скорость в 5 узлов для водного транспорта была фантастикой.
Стоя на палубе своего парохода Роберт Фултон, понимал, что свершается чудо и пар, как движитель для кораблей, отныне будет заменять парус и флот станет совсем другим.
Как покорялись океаны
В океанские просторы пароход пришёл в 1819 году. Это было судно «Саванна» из Америки с гребными колёсами, как и все самые первые корабли. Именно оно покорило Атлантику, океан был пересечён, хотя многие мили пути проходились под парусами. Тогда все суда были оснащены дополнительно парусами, это было возможностью маневренности в чрезвычайной ситуации и регулирования скорости.
Только в 1838 году от парусов смогли отказаться полностью и английский корабль «Сириус» решился на безпарусный переход через Атлантику. Он также, как и все суда до него, был с гребными колёсами, которые устанавливались по боковому борту или сзади. В этом же году (1838) появился первый вариант винтового парохода, корабль назывался «Архимед», его построил английский фермер Френсис Смит. Это стало революцией в мировом пароходстве, потому что скорость движения значительно выросла и сам ход корабля стал другим, это был совершенно новый уровень развития морского транспорта и именно винтовые пароходы абсолютно вытеснили парусный флот.
Принцип устройства
В дальнейшем все пароходы конструировались по похожему принципу. Гребные винты устанавливались на едином валу с паровой машиной. Были и другие пароходы - с турбинами, они имеют привод через редуктор или турбина приводится в движение посредством электрической передачи, называются турбоходами и тоже имеют свою историю от тихоходных турбин до скоростных.
Канун 20 века,а именно 1894 год стал ещё одной вехой в истории пароходства, Чарльзом Парсонсом было построено судно по типу опытного образца «Турбиния», имеющая привод от паровой турбины. Это был первый скоростной корабль, он разгонялся до 60 километров в час. Даже пароходы середины 20 века уступали турбоходам, у пароходов КПД был меньше на 10%.
О начале Российского пароходства
В России имя Фултона тоже связывают с развитием пароходства. В 1813 году он решил обратиться к российскому правительству с прошением предоставить ему привилегию на строительство созданного им парохода и применения его на русских реках. Императором Александром I было пожаловано конструктор монопольное право на устройство пароходного сообщения между Санкт-Петербургом и Кронштадтом и в иных российских реках на 15 лет. Но выполнить договор изобретатель за три года, как было предусмотрено договором, не смог и лишился привилегии. Контракт стал осуществлять Берд с 1815 года.
Карл Берд владел механико-литейным заводом в Петербурге, на заводе была изготовлена паровая машина Уайтта мощностью в 4 л.с. и котёл, которые были установлены в деревянную лодку и приводили в движение бортовые колёса. Первый пароход был назван в честь императрицы «Елизавета» и проплыл от Петербурга до Кронштадта за 5 часов 20 минут. Ожидавшие на берегу люди были очень удивлены такой скоростью, поскольку этот путь на вёслах занимал целый день. Поверить в это было трудно и поэтому решили проверить в состязании весельный быстроходный катер и пароход. «Елизавета» обогнала катер и всем стало ясно, что у России есть перспектива построить новый флот.
Основные вехи развития пароходов в России
Далее развитие судостроения стало расти постепенно, эпоха знаменовалась новым освоением речных путей сообщения, вначале это коснулось волжского региона. В 1816 г. на реке Каме стал курсировать пароход «Пожва» между Пожвой и Ярославлем, он был построен на чугунно-литейном заводе в городе Пожва, который принадлежал В.А. Всеволжскому.
Продолжал строить пароходы и Берд, в 1820 году он пустил пароход «Волга» по реке Молога, судно курсировало затем на Волге до середины века, его модернизировали, улучшали машины и корпус и корабль исправно служил на великой русской реке.
В 1823 году эстафету подхватил Днепр, пароход «Пчёлка» построил в своём имении губернатор Новороссии Михаи́л Семёнович Воронцов, корабль преодолел Херсонские пороги и регулярно совершал рейсы по маршруту Херсон-Николаев.
Затем в деле пароходства в России наступает сезон затишья. Это случилось потому, что на всех реках ходили суда на конной тяге, работали бурлаки, традиционная технология перемещения грузов по водному пути побеждала и уничтожала стремление к новому. Но коммерческие интересы бизнеса всё больше требовали ускорения движения и увеличения перевозки объёмов грузов, а это можно было сделать только при условии включения в грузоперевозки судов на паровой тяге. Купцы и промышленники были готовы к тому, чтобы создавать речной флот, тормозом оказалось общественное мнение, люди считали пароходство несерьёзным занятием, в том числе и чиновники, от которых зависело движение по пути созидания.
Изменилось положение через четверть века. К середине 19 столетия судостроительная отрасль стала расти стремительными темпами. Исторические данные свидетельствуют о том, что к 1850 году по русским рекам ходили уже около полтораста пароходов. К этому времени стали открываться акционерные общества и верфи на Волге, на Каме, в Северо-Двинском регионе, в Сибири. Этот факт способствовал активной промышленной деятельности и росту городов по Волге и в Сибири, освоению природных богатств этих земель и увеличению народонаселения на окраинах России.
Таким образом, появление первого парохода в Америке на реке Гудзон можно считать событием мирового масштаба и позитивным моментом для нового витка развития мировой цивилизации.
Видео: Современные пароходы
В наши дни пароходы популярны в основном у энтузиастов. Смотрите на видео.
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.
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.
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.
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
