Первые колесные пароходы
Парусные корабли позволяли мореплавателям обойти вокруг света и принесли богатства некоторым великим нациям, но у них был один главный недостаток — они не могли двигаться без ветра.
Долгое время энергией для движения кораблей и судов был ветер, но в 60-х годах XVIII века изобретатель Джеймс Уатт построил революционный двигатель, который использовал энергию пара для приведения в движение механизмы. Он предложил конструкцию для эффективной откачки воды из шахт, чтобы их не затапливало. Недостатком балансирных двигателей Уатта было то, что они весили сотни тонн и нуждались в огромных помещениях.
В 70-х годах того же столетия французскому инженеру Жаку Перье поручили построить первое водопроводное сооружение для Парижа. В то время это был лучший способ для откачки воды из Сены. Инженер приобрел двигатель Уатта для своего проекта и когда парижский водопровод был построен, эта паровая машина показала себя превосходно. Добившись большого успеха, француз задался вопросом, что же еще можно с ним сделать? Дело в том, что в Англии паровой двигатель совершенствовали очень мало, так как Уатту и его деловому партнеру Мэтью Болтону принадлежали все патенты, и они не разрешали проводить дальнейшие эксперименты с машиной, но во Франции такой проблемы не существовало. И тогда Перье решил усовершенствовать конструкцию паровой машины. Первые улучшения были очевидными — были значительно уменьшены размеры. И мотивом для французского изобретателя стало желание создать машину, которая могла бы двигать корабль.
Вскоре в 1775 году Перье испытал первый корабль с паровым двигателем на реке Сена в Париже, на котором был установлен небольшой двигатель с 20 см цилиндром. Он создавал очень малое давление всего 140 граммов на квадратный сантиметр, но этого было достаточно, чтобы заметить улучшение в движении против течения. Инженер понимал, что паровая машина требовала усовершенствования, но построить корабль с паровым двигателем оказалось гораздо сложнее. На этом багаж знаний Перье был исчерпан. Но он доказал миру, что большие паровые суда строить можно.
Роберт Фултон и его колесный пароход «Clermont»
Идеи Перье привели к созданию первого удачного колесного парохода в Америке в 1809 году. Американцу Роберту Фултону хватило порядочности признать, что если слава может принадлежать одному человеку, то она принадлежит автору экспериментов проведенных на реке Сена в 1775 году. После того как колесные пароходы завоевали коммерческий успех в США они быстро распространились по Европе. Новый способ водных путешествий считался намного лучше, чем трястись по ухабам в дилижансе. Паровые двигатели становились наиболее эффективными и мощными. Сначала малооборотные паровые машины прекрасно подходили к колесам в качестве движителей. Но колесный пароход имел некоторые ограничения — шлюзы на реках были узкими, волны часто раскачивали судно и в воду попадали не все лопасти.
Гребные колеса были не идеальным движителем для судов, но нашелся талантливый инженер, который обладал нужным опытом, чтобы найти лучший способ приводить в движение корабли. Джон Эриксон был шведским инженером, который приобрел свою профессию в армии. Он проектировал каналы и железнодорожные локомотивы, оттуда он и узнал о паровых двигателях. В 1829 году Эриксон построил железнодорожный локомотив, но решил сосредоточиться на разработке двигателей для пароходов. Швеция состоит из рек и озер, поэтому экономика очень нуждалась в эффективном водном транспорте. У нее была хорошо развита промышленность, транспортирующая такие природные ресурсы, как железо и медь, которые нужно было перевозить на судах. В холодные зимы реки и озера замерзали, и использовать колесные пароходы становилось невозможным, но вскоре у них появилась альтернатива. Винт Архимеда был известен тысячу лет, и использовался лишь для подачи воды для орошения. У Эриксона возникла идея использовать его для движения судна. Он начал искать инвесторов, которые бы профинансировали его идеи. Но денег на изобретение не нашлось, поэтому он отправился в столицу изобретений XIX века Лондон. В Лондоне Эриксон обратился в Адмиралтейство Британии. Он считал, что Королевский военно-морской флот будет идеальным клиентом для его проекта. Королевский флот мечтал получить такую установку, которая была бы надежно спрятана ниже ватерлинии.
Джон Эриксон намного опередил свое время, разработав конструкцию соосного винта с противоположным вращением. Изобретатель создал укороченный вариант винта Архимеда, который мог двигать судно. Его новая морская двигательная установка состояла из двух рядов лопастей, вращающихся в противоположном направлении, создавая большую тягу.
В 1836 году Эриксон подал заявку в Британское патентное бюро на свое изобретение. Он хотел произвести впечатление на британский военный флот своим кораблем, винт которого вращался ниже ватерлинии и не мог быть поврежден в бою. Вскоре после получения патента инженер построил 50-метровый корабль, который был спущен на воду в 1837 году. Он развивал скорость до 10 узлов. В августе того же года пароход отправился вниз по Темзе с баржей на буксире весом 650 тонн. На борту находился первый Лорд Адмиралтейства Сэр Вильям Сименс. Паровой буксир без труда проплыл против течения реки Темза. Лорд был поражен. Стало очевидно, что сложный винт с противоположным вращением, работающий от парового двигателя стал гораздо лучшим средством двигать корабль, чем большие колеса.
Изобретатель был уверен, что флот подпишет с ним контракт, но лорд поблагодарил его за демонстрацию и «испарился». Эриксон оказался в большой беде. Он потратил все свои сбережения на постройку парохода с винтом. Британскому флоту следовало бы ухватиться за идею, но вместо этого инженерное предприятие потерпело крах. Через некоторое время Джона Эриксона посадили в тюрьму за долги. Адмиралтейство считало, что покупать можно только полностью проверенную технологию, а не какую-то демонстрацию.
Но у кораблей с паровыми машинами было несколько реальных преимуществ, которые заставляли многих людей поддерживать новую идею Эриксона. Во-первых, корабли на паровой тяге были гораздо маневреннее, чем парусные корабли, и идеально подходили для внутренних водных путей часто очень узких. Кроме того пароходы могли ходить точно по расписанию, так как не зависели от ветра.
Хотя парусные суда продолжали перевозить большую часть грузов, пароход становился самым важным судном в оживленных гаванях. После первых испытаний паровой машины на Сене такие машины все еще были громоздкими и дорогими в эксплуатации. Их главной проблемой было такое неэффективное использование угля, что корабли не могли взять на борт достаточный запас для дальних путешествий. В результате в 40-х годах XIX века были построены хитроумные гибридные корабли, которые использовали паровые двигатели, чтобы войти в гавань и выйти из нее, а в океане шли на парусах.
Когда Эриксона выпустили из тюрьмы, удача была готова снова улыбнуться ему. Его друг американский консул в Ливерпуле Фрэнсис Пигеон, в честь которого и назвал свой первый паровой буксир, представил его офицеру американского военно-морского флота Стоктону. Последнему понравилась идея, и он заказал постройку корабля длиной 25 м, который был спущен на воду в Ливерпуле в июле 1838 года. У нового парохода был винт 2 метров в диаметр. Его новый корабль легко тянул 4 угольные баржи весом по 100 тонн каждая со скоростью 5 узлов. Это произвело на американского офицера такое впечатление, что он пригласил шведского изобретателя в первое плавание через Атлантику. Американское руководство военного флота проявило большой интерес к судну Эриксона. Вскоре его идеи использовали в первом паровом фрегате Америки под названием «Princeton». Этот корабль обладал техническими характеристиками, подтверждающими гений Эриксона. Паровая машина размещалась гораздо ниже ватерлинии и была недоступна для вражеского огня. Дымовую трубу можно было опускать, чтобы не мешала. И что самое главное в развитии технологии паровых двигателей Эриксона — он сумел создать механизм меньших размеров, и при этом производящий большую мощность.
Проект Эриксона стал находкой для американского флота, но вскоре случалось нечто непредвиденное. Его друг капитан Стоктон построил для фрегата «Princeton» пушку сконструированную Эриксоном. Во время демонстрации этого оружия в присутствии высокопоставленных персон из правительства орудие разорвалось, в результате чего погибли госсекретарь и министр военно-морского флота. На шведского изобретателя возложили вину на этот досадный инцидент и ему не дали кредита на постройку нового парохода.
В течение 15 лет американский флот, игнорируя проект Эриксона, безуспешно пытался самостоятельно применить его идеи. Коммерческие перевозки к тому времени уже имели надежную двигательную систему, так как винт теперь устанавливали ниже ватерлинии. Это в свою очередь оставляло больше места для людей и грузов, а, следовательно, приносило хорошую прибыль. Когда были разработаны более эффективные паровые машины, торговые суда могли взять на борт достаточно топлива чтобы идти куда угодно. Вскоре Джон Эриксон стал зарабатывать целое состояние своими коммерческими патентами в США, а затем к его изумлению люди, которые отвергли его прежние идеи, изменили свое мнение и признали его морским инженером. В Европе его проекты становились очень популярными. Через 15 лет после первого опыта военные корабли оснащались только подобными гребными винтами, а к 1860 году они стояли на всех океанских пароходах.
Джон Эриксон продолжал богатеть в США. Он создавал совершенно новые одетые в железо корабли, конструировал пушки и продолжал совершенствовать паровой двигатель, но его конструкция винта оставалась самым большим достижением в мире. В 1889 году он умер в Америке, ставшая ему родиной. Здесь его почитают как героя, а его тело было доставлено назад в Швецию на крейсере «Балтимор» корабле, оснащенном гребным винтом, конструкции самого изобретателя.
