Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

SS Archimedes был пароходом, построенным в Великобритании в 1839 году. Он известен тем, что был первым в мире пароходом, который приводился в движение винтом . [1] [2] [3] [4] [5]

Архимед оказал значительное влияние на развитие кораблей, способствуя внедрению винтовых двигателей Королевским флотом , в дополнение к своему влиянию на коммерческие суда. Она также оказала непосредственное влияние на дизайн другого инновационного судна, Isambard Kingdom Brunel 's SS  Great Britain , в то время самого большого корабля в мире и первого винтового парохода, пересекшего Атлантический океан .

Фон [ править ]

Принцип перемещения воды с помощью винта известен с момента изобретения винта Архимеда , названного в честь Архимеда Сиракузского , жившего в 3 веке до нашей эры. Однако только в 18 веке и после изобретения паровой машины стали доступны практические средства передачи эффективной мощности морской винтовой двигательной установке, но первые попытки построить такое судно потерпели неудачу. [6]

В 1807 году дебютировало первое в мире коммерчески успешное судно с паровой тягой - North River Steamboat Роберта Фултона . Поскольку это судно приводилось в движение гребными колесами, а не гребным винтом, гребное колесо стало фактически ранним стандартом для движения пароходов. Однако эксперименты с винтовой двигательной установкой продолжались в некоторых кругах, и в период с 1750 по 1830-е годы различными изобретателями были получены многочисленные патенты на судовые гребные винты [7], хотя немногие из этих изобретений были доведены до стадии испытаний, а те, которые оказались неудовлетворительными. по той или иной причине. [8]

Эрикссон и Смит [ править ]

В 1835 году два британских изобретателя, Джон Эрикссон и Фрэнсис Петтит Смит , начали отдельно работать над этой проблемой. Смит, фермер по профессии, всю жизнь увлекавшийся винтовой двигательной установкой, первым получил патент на винтовой пропеллер 31 мая, в то время как Эрикссон, талантливый шведский инженер, работавший тогда в Великобритании, подал заявку на патент через шесть недель. [9]

Оригинальный патент Смита 1836 года на винтовой винт с двумя полными оборотами. Позже он пересмотрел патент, уменьшив длину до одного витка.

Смит быстро построил небольшую модель лодки, чтобы проверить свое изобретение, которое было продемонстрировано сначала на пруду на его ферме в Хендоне , а затем в Королевской галерее практических наук в Аделаиде в Лондоне , где его увидел министр военно-морского флота сэр Уильям. Барроу. Заручившись покровительством лондонского банкира по имени Райт, Смит затем построил лодку длиной 30 футов (9,1 м), мощностью 6 лошадиных сил (4,5 кВт), грузоподъемностью 6 тонн, затем названную Francis Smith , которая была оснащена собственным деревянным гребным винтом дизайн и продемонстрирован на канале Паддингтонс ноября 1836 года по сентябрь 1837 года. По счастливой случайности деревянный гребной винт с двумя оборотами был поврежден во время плавания в феврале 1837 года, и, к удивлению Смита, сломанный гребной винт, который теперь состоял только из одного оборота, удвоил предыдущую скорость лодки. примерно от четырех миль в час (6,4 км / ч) до восьми миль в час (13 км / ч). [9] Смит впоследствии подал бы пересмотренный патент в соответствии с этим случайным открытием.

Тем временем Эрикссон проводил собственные эксперименты. В 1837 году он построил 14-метровый пароход « Фрэнсис Б. Огден» , названный в честь своего покровителя, американского консула в Ливерпуле . Летом 1837 года Эрикссон продемонстрировал свою лодку на Темзе высокопоставленным членам британского адмиралтейства , в том числе инспектору военно-морского флота сэру Уильяму Симондсу . Несмотря на то, что лодка развивает скорость в десять миль в час (16 км / ч), сравнимую со скоростью существующих гребных пароходов.Саймондс и его окружение не были впечатлены. Адмиралтейство придерживалось точки зрения, что винтовые двигательные установки будут неэффективны для морских перевозок, в то время как сам Саймондс считал, что винтовые суда не могут эффективно управляться. [10] После этого отказа, Ericsson построил второй, больший винт самоходной лодки, Роберт Ф. Стоктон , и что она плавала в 1839 году в Соединенных Штаты, где он был вскоре к славе усилению как конструктор ВМС США «с первый винтовой военный корабль, USS  Princeton . [11]

Видимо, зная о мнении военно-морского флота о том, что винтовые гребные винты не подходят для морской службы, Смит решил доказать, что это предположение неверно. В сентябре 1837 года он взял свое небольшое судно (теперь оснащенное железным винтом с одним оборотом) в море, следуя паром из Блэкуолла, Лондон, в Хайт, Кент , с остановками в Рамсгейте , Дувре и Фолкстоне . На обратном пути в Лондон 25-го числа офицеры Королевского военно-морского флота наблюдали, как корабль Смита продвигается в бурном море. Интерес Адмиралтейства к технологии возродился, и Смиту было предложено построить полноразмерный корабль, чтобы более убедительно продемонстрировать эффективность технологии. [12]Ему удалось привлечь ряд инвесторов для обеспечения необходимого капитала, в том числе банкира Райта и инжиниринговую фирму Дж. И Дж. Ренни , которые вместе сформировали новую компанию, названную Ship Propeller Company. Судно, предложенное компанией, первоначально называлось Propeller , но в конечном итоге это судно было принято называть Архимед в честь греческого изобретателя 3-го века.

Дизайн и строительство [ править ]

Архимед был построен в Лондоне в 1838 году Генри Вимшерстом . По словам самого Ф. П. Смит, корабль был построен из английского дуба , [13] , но позже запись в Регистре Ллойда указывает на то, что части киля по крайней мере , были из Балтийского пихты . Корабль был 125 футов (38 м) в длину, [14] 22 12  фута (6,9 м) в ширину и весил 237 тонн [ необходимы пояснения ] . Построен по образцу шхуны , с классическими линиями корпуса и тонкой наклонной воронкой и мачтами., современники считали ее прекрасным сосудом. [15]

Машины [ править ]

Пересмотренный патент Смита 1836 г. Это конструкция пропеллера, первоначально установленная на Archimedes .
Винт " Архимеда" в корме корабля.

Первоначально Смит испытывал некоторые трудности с поиском подходящих двигателей для корабля, поскольку винтовая силовая установка представляла некоторые незнакомые технические проблемы. В конце концов ведущая инженерная фирма J. and G. Rennie согласилась спроектировать и поставить двигатели, и самих Rennie убедили проявить финансовый интерес к кораблю и его технологиям. [16]

Двойные двигатели , поставляемые в Rennies каждые были два 37-дюймовый (94 см) цилиндров с три фута (0,91 м) ходом , обеспечивая комбинированную номинальную мощность около 80, и фактические лошадиных сил около 60. Двигателей работали на 26 об / мин , что через зацепление приводило карданный вал в движение примерно 140 об / мин. [17] Котлы работали при давлении 6 фунтов на квадратный дюйм . Двигатели были установлены в начале 1839 г., после спуска корабля на воду в октябре 1838 г.

Передача вызвала дополнительные технические проблемы. Смит прикрепил двигатели к пропеллеру через прямозубые колеса и шестерни, самая большая из которых была зазубрена из граба (белая древесина, традиционно используемая для передачи в ветряные мельницы ). [18] Зубчатая передача оказалась очень шумной, а корма корабля во время работы подвергалась значительной вибрации. Смит планировал снизить шум за счет использования спиральных шестерен [19], но неясно, проводилась ли эта модификация когда-либо.

Сам пропеллер был из листового железа, 5 футов 9 дюймов (1,75 м) в диаметре и около 5 футов (1,5 м) в длину, и состоял из полного 360 ° винта, одинарной резьбы и одного витка в соответствии с пересмотренным Смитом 1836 года. патент. После ввода корабля в эксплуатацию гребной винт впоследствии претерпел ряд модификаций, наиболее важными из которых были преобразование в формат с двойной резьбой / полуоборотом и разделение оригинального винта на 360 ° на две отдельные лопасти. Винт имел необычную особенность - он полностью убирался, чтобы уменьшить сопротивление, когда корабль находился под парусами - задача, которая заняла около 15 минут. [16]

История обслуживания [ править ]

Архимед под паром и парус в море

Архимед совершил свое первое плавание из Лондона в Ширнесс у устья Темзы, начавшееся 2 мая 1839 года. [20] 15-го числа он начал свое первое морское путешествие из Грейвсенда в Портсмут , которое было совершено на неожиданно высокой скорости 10 узлов (19 км / ч; 12 миль / ч). В Портсмуте « Архимед» успешно прошел испытания против одного из самых быстрых кораблей Адмиралтейства, HMRC  Vulcan , в присутствии некоторых высокопоставленных чиновников ВМФ, которые были впечатлены действиями Архимеда . [12]

Поломки и переделка гребного винта [ править ]

После этого первоначального испытания Архимед отправился в обратный рейс в Лондон, но во время перевозки судовой котел, в котором не было ни датчика, ни предохранительного клапана, взорвался, убив второго инженера и обожгнув нескольких других. Затем судно простаивали на пять месяцев для ремонта на верфи Вимшерста. [21]

После возобновления службы Смит получил приглашение от голландского правительства доставить судно в Нидерланды для демонстрации, которое он принял. На рейсе к Текселе однако, Архимед сломала коленчатый вал и был вынужден вернуться в Англию для дальнейшего ремонта, который по этому поводу были осуществленным фирмой Miller, Рэвенхилл & Co. Именно во время этого ремонта , что первоначальный полный спирали, Однооборотный пропеллер с одной резьбой был заменен двухходовым винтом с половиной оборота с двумя отдельными лопастями. Новый гребной винт имел преимущество в значительном уменьшении вибрации на корме. [21]

Дуврские испытания [ править ]

После этого ремонта Британское Адмиралтейство договорилось со Смитом о проведении новой серии испытаний для Архимеда в Дувре . Капитан Эдвард Чаппелл, RN, был назначен Адмиралтейством для наблюдения за испытаниями и написания отчета. С апреля по май 1840 года « Архимед» был испытан против самых быстрых почтовых пакетов ВМФ Дувр- Кале , гребных колес « Ариэль» , « Бобер» , « Ласточка» и « Виджен» . [22]

Наиболее показательные из этих испытаний были против « Виджена» , который был не только самым быстрым из почтовых пакетов, но и самым близким к Архимеду по размеру и мощности кораблем . Widgeon оказался немного быстрее Архимеда в гладком море, но Чаппелл пришел к выводу, что, поскольку последний имел более низкое соотношение мощности к весу, винтовой гребной винт как средство движения оказался «равным, если не превосходящим, пропеллера. обычное гребное колесо ". [22] Этот вывод был более решающим, чем может показаться, потому что с морской точки зрения винтовая силовая установка должна была только доказать, что она примерно равнапо эффективности перед движением с крыльчаткой, поскольку гребные колеса имели хорошо известные недостатки в военном использовании. Они включали в себя экспозицию гребного колеса и его двигатели на огнь противника, а также сокращение пространства , доступное для размещения пушек , которые падали на военном корабле в развороте огневой мощи. Отчет Чаппелла позже приведет к принятию на вооружение ВМФ винтовой силовой установки (см. Раздел «Наследие» ниже).

Кругосветное плавание по Британии и другие плавания [ править ]

После завершения испытаний в Дувре « Архимед» был передан в распоряжение капитана Чаппелла для кругосветного плавания вокруг Британии, которое имело место в июле 1840 года. Это путешествие предоставило возможность не только провести дальнейшие испытания, но и дать возможность изучить технологию. судовладельцами, инженерами и учеными в портах по всей стране. Архимед завершил путешествие длиной 2 006 миль (3228 км) со средней скоростью, превышающей 7 миль в час (11 км / ч), и максимальной скоростью в идеальных условиях 10,9 миль в час (17,5 км / ч). [23]

Завершив это путешествие, Архимед совершил переход из Плимута в Порту, Португалия, за рекордное время - 68,5 часов. Впоследствии корабль совершил дальнейшие рейсы в Антверпен , в Амстердам через канал Северной Голландии и в различные другие порты на континенте, вызывая повсюду интерес к новому методу движения. [23]

Ссуда ​​Брунелю [ править ]

СС  Великобритания в доке в Бристоле . Корабль был оснащен гребным винтом по результатам испытаний с « Архимедом» .

По возвращении Архимеда в Англию Смит согласился одолжить Архимеда на несколько месяцев компании Great Western Steamship Company , которая строила самый большой в мире пароход SS  Great Britain . Главный инженер Great Western, Исамбард Кингдом Брюнель , воспользовался ссудой, чтобы протестировать Archimedes с множеством различных пропеллеров в попытке найти наиболее эффективную конструкцию, которая в конечном итоге была определена как новая четырехлопастная модель, представленная Смитом.

Эксперименты Брюнеля побудили его рекомендовать своим работодателям использовать винтовые двигатели для Великобритании . Перечисленные Брунелем преимущества винтовой пропульсии можно резюмировать следующим образом:

  • Винтовые двигательные установки были легче по весу, что улучшило экономию топлива;
  • Винтовую силовую установку можно было разместить ниже в корпусе, уменьшив центр тяжести корабля и сделав его более устойчивым в сильном море;
  • Занимая меньше места, винтовые двигатели позволили бы перевозить больше груза;
  • Устранение громоздких лопастных ящиков уменьшило бы сопротивление воды, а также позволило бы кораблю более легко маневрировать в замкнутых водных путях;
  • Глубина гребного колеса постоянно меняется в зависимости от груза корабля и движения волн, при этом гребной винт всегда остается полностью погруженным и с полной эффективностью;
  • Винтовые двигательные установки были дешевле. [24]

С помощью этих аргументов Брюнель в декабре 1840 года смог убедить компанию Great Western Steamship Company использовать винтовые двигатели для Великобритании , что сделало ее первым в мире трансатлантическим пароходом с винтовыми двигателями. Однако вместо использования проверенной конструкции Смита Брунель позже решил установить шестилопастной пропеллер «ветряная мельница», разработанный им самим. Дизайн Брюнеля оказался дефектным, и его быстро заменили оригинальным. [24]

Более поздняя карьера [ править ]

Смит и его коллеги-инвесторы первоначально надеялись продать Архимеда Королевскому флоту, но когда этого не произошло, компания Ship Propeller продала судно для коммерческого использования. Компания, которая, по оценкам, потеряла в общей сложности около 50 000 фунтов стерлингов на предприятии Archimedes [25], впоследствии была ликвидирована.

Более поздняя карьера Архимеда отрывочна. Судно село на мель в Бичи-Хед в 1840 году. В 1845 году оно исчезло из реестра Ллойда , но снова появилось в 1847 году после капитального ремонта . Ее двигатели и оборудование были сняты в неустановленный день в Сандерленде , после чего она продолжила службу в качестве парусного корабля. [19] В 1850 году она была сертифицирована как принадлежащая компании Elbe & Humber Steam Navigation Company, торгующей между Гамбургом и Халлом . [26] В 1852 году ее паруса и такелаж были обновлены, но через год или два она снова исчезла из Регистра. [19]В начале ноября 1852 года был пожар в ее корме держать в то время как на рейс из Халла в Гамбург . Он прибыл в Гамбург 9 ноября с затопленным кормовым трюмом. [27] Сообщается, что она закончила свою карьеру в 1850-х годах на службе между Чили и Австралией. [28] Шхуна с таким названием потерпела крушение 27 января 1857 года в Туамотусе во время плавания между Вальпараисо и Мельбурном . [29]

Наследие [ править ]

Хотя внедрение винтового винта было исторической неизбежностью, учитывая работу Джона Эрикссона и других, Архимед значительно ускорил принятие этой технологии. В Dover испытание, проведенном в апреле-мае 1840 г., убедили Королевский флот построить 900-тонные паром шлюп , HMS  Rattler , который был опробован в 1843-45 против HMS Алекта , систершип оснащен лопастным движением . В результате этих испытаний ВМФ принял гребной винт в качестве предпочтительного метода силовой установки. К 1855 году винтовые двигатели были оснащены 174 корабля Королевского флота, в том числе 52 линейных корабля , 23 фрегата , 17 кораблей.корветы , 55 шлюпов и другие суда. [30]

Некоторые торговцы также поспешили принять винтовые двигатели. В 1840 году Вимшерст построил второе гребное судно, 300-тонную новинку , первое грузовое судно с винтовыми двигателями и первое, совершившее коммерческое плавание. В 1841 году на севере Англии был построен небольшой пассажирский пароход, оснащенный запатентованным Смитом гребным винтом Princess Royal , а в 1842 году в Великобритании было построено или спущено на воду еще несколько винтовых судов, в том числе Bedlington , построенный в Саут-Шилдс , Би , спущенный на воду в Чатеме , [31] и самый большой корабль, построенный к тому времени в Ирландии , Great Northern , спущенный на воду в Дерри. С этого момента количество винтовых торговых судов быстро росло. К тому времени, когда компания Cunard Line построила пароход « Персия» для трансатлантических перевозок в 1856 году, гребное колесо уже стало анахронизмом. [32] [33]

Хотя « Архимед» Смита сыграл важную роль во внедрении винтовых двигателей, сам Смит только потерял деньги на этом предприятии и был вынужден вернуться к сельскому хозяйству. Однако позже он получил признание за свой вклад. В 1855 году он был среди пяти изобретателей, получивших от Палаты общин по 4 000 фунтов стерлингов за изобретение морского гребного винта. В 1858 году группа покровителей устроила праздничный обед, на котором ему были представлены серебряный поднос , кларет- кувшин и подписка на общую сумму 2678 фунтов стерлингов. [34] В 1860 году Смит был назначен куратором музея Патентного ведомства в Южном Кенсингтоне , а в 1871 году он получил рыцарское звание .[35]

Сноски [ править ]

  1. ^ Акцент здесь делается на корабле . До Архимеда было несколько успешных винтовых судов, включая Фрэнсиса Смита Смита и Фрэнсиса Б. Огдена и Роберта Ф. Стоктона Эрикссона. Однако эти суда были лодками, предназначенными для работы на внутренних водных путях, в отличие от судов , построенных для морских перевозок.
  2. ^ «Тип гребного винта, которым сейчас движется подавляющее большинство лодок и кораблей, был запатентован в 1836 году сначала британским инженером Фрэнсисом Петтитом Смитом, а затем шведским инженером Джоном Эриксоном. Смит использовал эту конструкцию в первой успешной винтовой передаче пароход « Архимед» , спущенный на воду в 1839 году ». —Маршалл Кавендиш, стр. 1335.
  3. ^ «Винт был изобретен в 1836 году Фрэнсисом Петтитом Смитом в Великобритании и Джоном Эрикссоном в Соединенных Штатах. Впервые он приводил в действие морское судно, соответственно названное« Архимед » , в 1839 году». —Macauley and Ardley, p. 378.
  4. ^ «В 1839 г. господа Ренни сконструировали двигатели, механизмы и пропеллер для прославленного Архимеда , от которого можно сказать, что на сегодняшний день появилась винтовая система движения ...» - Журнал « Механика» , стр. 220.
  5. ^ "Только в 1839 году принцип движения пароходов с помощью винтовой лопасти был справедливо представлен миру, и этим мы обязаны, как помнит почти каждый взрослый, мистеру Ф. П. Смиту из Лондона. Он был человеком который первым сделал винтовой винт практически полезным. С помощью энергичных капиталистов он построил большой пароход, названный «Архимед», и результаты, полученные от него, сразу же привлекли внимание общественности ». —MacFarlane, p. 109.
  6. ^ Fincham, стр. 339-341.
  7. Перейти ↑ Smith, pp. 66–67.
  8. ^ Fincham, стр. 339-344.
  9. ^ a b Борн, стр. 84.
  10. В случае с Фрэнсисом Б. Огденом Саймондс был прав. Эрикссон совершил ошибку, разместив руль направления впереди гребных винтов, что сделало руль направления неэффективным. Саймондс полагал, что Эрикссон пытался замаскировать проблему, буксируя баржу во время испытаний.
  11. Bourne, pp. 87–89.
  12. ^ a b Борн, стр. 85.
  13. ^ Herapath, стр. 456.
  14. Некоторые источники утверждают, что длина корабля составляла 106 футов (32 м); Похоже, они ошибочно приняли общую длину за длину между перпендикулярами .
  15. ^ Шефер и Хедж, стр. 191.
  16. ^ а б Финчем, стр. 346.
  17. ^ Смит, стр. 70.
  18. ^ Preble, стр. 146.
  19. ^ a b c Смит, стр. 71.
  20. ^ Бург, стр. 11.
  21. ^ a b Fox, стр. 146.
  22. ^ a b Fincham, стр. 346–348.
  23. ^ a b Борн, стр. 86.
  24. ^ a b Fox, стр. 149.
  25. Смит, стр. 71–72.
  26. ^ «Реклама» . Адвокат Британии и торговли . 26 сентября 1850 г.
  27. ^ «Доставка». Утренняя хроника (26799). Лондон. 15 ноября 1852 г.
  28. Паркер и Боуэн, 1928. стр. 14.
  29. ^ «Потеря Архимеда» . Сидней Морнинг Геральд . 20 апреля 1857 г.
  30. ^ Тимбс, стр. 270.
  31. ^ Fincham, стр. 349.
  32. ^ Kludas, стр. 48.
  33. Fox, стр. 162.
  34. ^ Timbs, стр. 269-270.
  35. ^ "Голубая доска для пионера винтового пропеллера" ,веб-сайт English Heritage .

Ссылки [ править ]

Книги

  • Бург, Н. П. (1869). Практический трактат по современной винтовой двигательной установке . Лондон: E. и FN Spon. С.  11 .
  • Борн, Джон (1852). Трактат о гребном винте с различными предложениями по улучшению . Лондон: Лонгман, Браун, Грин и Лонгманс.
  • Финчем, Джон (1851). История военно-морской архитектуры: вводная диссертация по применению математических наук в искусстве военно-морского строительства . Лондон: Whittaker & Co.
  • Фокс, Стивен (2003). Transatlantic: Samuel Cunard, Isambard Brunel и Great Atlantic Steamships . HarperCollins. ISBN 978-0-06-019595-3.
  • Герапат, Джон Эску (1839). Железнодорожный журнал и Журнал паровой навигации . VI . Лондон: Джеймс Уайлд.
  • Клудас, Арнольд (2000). Рекордсмены Северной Атлантики: лайнеры Blue Riband 1838–1852 . ISBN Brassey's Inc. 1-57488-328-3.
  • Маколей, Дэвид и Ардли, Нил (1998). Все по-новому . Книги Houghton Mifflin для детей. С.  378 . ISBN 978-0-395-93847-8.
  • Макфарлейн, Роберт (1851). История пропеллеров и паровой навигации . Нью-Йорк: Джордж П. Патнэм.
  • Как это работает: наука и технологии . 10 . Корпорация Маршалла Кавендиша. 2002. с. 1335. ISBN 978-0-7614-7314-5.
  • Паркер, Х. и Боуэн, Фрэнк К. (1928). Почтовые и пассажирские пароходы девятнадцатого века . Лондон, Англия: Marston & Co., стр. 14.
  • Preble, Джордж Генри (1883). Хронологическая история возникновения и развития паровой навигации . Филадельфия: LR Hamersly & Co.
  • Шеффер, Джордж К. и Хедж, Эгберт (1840). Американский железнодорожный журнал и журнал механиков . XI . Нью-Йорк: Шеффер и Хедж.
  • Смит, Эдгар К. (1905). Краткая история военно-морской и морской техники . Babcock & Wilcox Ltd.
  • Тимбс, Джон (1868). Замечательные изобретения: от компаса моряка до электрического телеграфного кабеля . Лондон и Нью-Йорк: Джордж Рутледж и сыновья.

Журналы

  • Журнал «Механики» и журнал «Машиностроение, сельскохозяйственное машиностроение, производство и судостроение» . Лондон: Робертсон Бруман и компания VI (июль – декабрь 1861 г.). Отсутствует или пусто |title=( справка )

Внешние ссылки [ править ]

  • СМИ, связанные с СС Архимедом на Викискладе?