Пароходы | История пароходства

В 1811 г. Николай Дж. Рузвельт строит в Питтсбурге первый серийный пароход для грузоперевозок по рекам Огайо и Mиссиссипи — «Новый Орлеан». Пароход был построен по проекту Фултона, имел 2 вспомогательные мачты и кормовое гребное колесо. Размерения парохода: длина корпуса — 138 ft/42 м, ширина — 30 ft/9 м, грузподъемность (дедвейт) около 200 т. Стоимость строительства первого парохода составила около $40,000.

В октябре 1811 г. Дж.Рузвельт с семьей, инженером механиком, капитаном и шестью матросами отплыл из Питтсбурга и через 70 часов достиг Луисвиля, места впадения реки Огайо в Миссисипи, а через 14 дней Нового Орлеана, при этом средняя скорость парохода составила примерно десять миль в час.
Для 200 тонной галеры необходимо было иметь 174 гребца для обеспечения скорости в 7 узлов, для парусного судна сопоставимого тоннажа и скорости до 40 матросов, пароходу хватило шести. Сегодня на таком судне работают 3 человека — капитан, моторист и палубный матрос.
В 1813 г. в Питтсбурге заработали два завода по производству паровых двигателей. Через год к Нью-Орлеанскому порту было приписано 20 пароходов, а в 1835 г. на Mиссисипи и ее притоках работало уже 1200 пароходов. Столь быстрый рывок пароходостроения в США был обусловлен тремя причинами: дефицитом свободной рабочей силы в Новом Свете, несопоставимой с Европой протяженностью рек и значительным объемом грузоперевозок, сопровождавших освоение нового континента.
Паровая навигация Великобритании развивалась не так быстро, как в Соединенных Штатах, но уже в 1812 г. Генри Белл (Henry Bell) постоил первый пассажирский пароход Европы — «Комета» («Comet») и открыл регулярную 24-мильную переправу через залив Ферт оф Клайд на линии Гринок (порт Глазго) — Хеленсборо (Greenock — Helensburg). Стоимость переправы составляла 3 и 4 шиллинга для кают II и I класса соответственно. Характеристики «Кометы»: длина — 40 ft/12 м, ширина — 10 ft/3 м, водоизмещение — 30 т. с паровым двигателем мощностью 3 л.с. и двумя бортовыми гребными колесами.
К 1815 г. на р. Клайд (Глазго) работало уже 10 пароходов и семь или восемь на р. Темзе (Thames). В том же году был построен первый морской пароход «Argyle», который после годичной эксплуатации на линии Гринок — Глазго выполнил переход из Глазго в Лондон. В 1816 г. пароход «Majestic» выполнил первые рейсы Брайтон — Гавр и Дувр — Кале, после чего начинали открываться регулярные морские паровые линии между Великобитанией, Ирландией, Францией и Голландией.
Первый российский пароход «Елизавета» был построен на заводе Ч. Берда в С.-Петербурге на базе тихвинской речной баржи (длина 18,3 м, ширина 4,5 м, осадка 0,61 м, водоизмещение 30 т), на которую были установлены бортовые гребные колеса диаметром 2,4 м и шириной 1,2 м и балансирная паровая машина Уатта мощностью 4 л. с., что позволялило судну развивать скорость до 6 узлов. Первый официальный рейс пароход совершил 3 ноября 1815 г. из Петербурга в Кронштадт.
В 1820 г. в России работало пятнадцать судов данного типа с паровыми машинами от 12 до 32 л.с., причем четыре из них в Финском заливе на линии С.-Петербург — Кронштадт. К 1835 г. российский паровой флот насчитывал пятьдесят два парохода, существенно отставая от ведущих морских держав.
В 1819 американский парусный пакетбот (почтовое судно) «Саванна», водоизмещеним 350 т., дооборудованный паровой машиной и съемными бортовыми колесами вышел из г. Саванна (Georgia) на Ливерпуль. В качестве двигателя на «Саванне» использовалась одноцилиндровая паровая машина низкого давления, простого действия. Мощность машины составляла 72 л.с., диаметр цилиндра 40″/100 см, ход поршня 6 ft/183 см, скорость при работе двигателя — 6 узлов (9 км/час). Длительность рейса составила 29 дней 11 часов, причем двигателем пароход пользовался не более 85 часов и только в пределах прибрежной зоны.
Рейс «Саванны» проводился для оценки необходимых запасов топлива на океанских маршрутах, т.к. сторонники парусного флота утверждали, что ни один пароход не сможет вместить достаточно количество угля для перехода через Атлантику. Кроме того, предполагалось совместно с Россией организовать трансатлантическую линию из С-Петербурга в Нью-Йорк, с заходом во все порты Северной Европы и Великобритании, но царское правительство не посчитало возможным устанавливать прямую морскую линию с английской колонией. После возвращения судна в Соединенные Штаты паровой двигатель был демонтирован, а судно до 1822 г. использовалось на линии Нью-Йорк — Саванна.
Единицы измерения: 1 узел (knots) — единица скорости, определяемая числом морских миль, проходимых кораблем (судном) в один час. Один узел соответствует одной морской миле в час или 1,852 км/ч (1 фут (ft) — 30,82 см, 1″ (дюйм) — 2,54 см).
В 1825 г. английский колесный пароход «Энтерпрайз», используя паруса при попутном ветре, выполнил рейс к Индии, доказав принципиальную возможность использования парового движения на наиболее протяженной регулярной линии того времени.
Однако, вплоть до 1838 г., несмотря на очевидную экономическую целесообразность, в Европе господствовало мнение о неспособности пароходов обеспечить рентабельность грузоперевозок при загрузке углем для перехода на значительное расстояние.
Первые морские рейсы выявили следующие основные недостатки колесного привода пароходов:
— ограничение допустимой разницы между водоизмещением судна в порожнем и в грузу из-за изменения эффективности гребного колеса в зависимости от осадки;
— взаимосвязь работоспособности гребных колес с погодными условиями, а именно: потерю управляемости при бортовой качке и резкое увеличение сопротивления движению судна при встречном ветре;
— прямую зависимость КПД гребного колеса от его диаметра, что предопределяет его низкую частоту вращения и, соответственно, низкую скорость движения судна.
Указанные недостатки особенно явно проявились в первом рейсе вокруг Европы, совершенном в 1830-1831 гг. небольшим русским пароходом «Нева» (225 т., 2×40 л.с.). Выйдя 17 августа 1830 года из Кронштадта, «Нева» прибыла в Одессу 4 марта 1831 г., затратив на рейс 199 суток. Длительность рейса объяснялась продолжительными стоянками в портах из-за сильных зимних штормов.
Частые поломки паровых двигателей и котлов и плохая управляемость пароходов на волнении надолго сохранили на них вспомогательную, а иногда и полную парусность и сформировали у морской администрации мнение об исключительно вспомогательном назначении парового флота, пригодном для использования только в качестве речных пароходов, буксиров и паромов. Однако паровое движение, позволяющее кардинально сократить экипаж занятый парусным управлением судна, привлекло к пароходостроению лучших инженеров Европы и США.
В 1835 преподобный Дионис Лэрднер, объявивший себе экспертом энциклопедистом, опубликовал свою теоретическую работу, в которой доказывалось, что максимальная дальность плавания океанского парохода не может превышать 2500 миль, т.к. по мере увеличения запасов топлива растет расход угля на движение парохода, а океанская волна попросту сломает тяжело груженное деревянное судно при его соответствующей длине.
В 1836 г. эту точку зрения опроверг американский адвокат Джуниус Смит, наблюдавший в свое время отплытие «Саванны» в Ливерпуль. Он доказал, что грузоподъемность судна, в том числе и запасов угля, растет пропорционально кубу, а расход угля пропорционально квадрату длины судна, сделав вывод, что для трансатлантических пароходов необходимо просто немного увеличить размеры строящихся в то время океанских парусников.
Эту точку зрения поддержал выдающийся инженер XIX века, англичанин Исамбард К. Брунель, сын сэра Марка И. Брунеля (1769 — 1849) создателя первого висячего моста, первого судна амфибии и автора проекта туннеля под Темзой, построенного в 1825 — 1850 гг.
В 1837 И. К. Брунель приступает к строительству деревянного океанского парохода «Великий Запад» водоизмещением 1350 т., на котором была впервые применена современная схема дублирования СЭУ: 4 котла и 2 паровых машины по 225 л.с., способные работать как на свой борт, так и по перекрестной схеме. Стремясь опередить его Д. Смит основывает компанию для строительства океанского судна, но осознав свою неконкуретоспособность в судостроении, покупает каботажный пароход водоизмещением в 700 т.
В течение года судно переоборудуется для плавания в открытом море, на нем устанавливается паровая машина мощностью в 250 л.с., и после проведения Ллойдом первого в истории железных пароходов классификационного освидельствования пароход получает новое имя — «Сириус».
4 апреля 1838 г., взяв на борт только запасы угля и снабжение для экипажа, «Сириус» вышел из Корка на Нью-Йорк. 8 апреля 1838 г., взяв на борт 7 пассажиров и почту, на Нью-Йорк из Бристоля вышел «Великий Запад». Оба парохода пришли в порт назначения 23 апреля. «Сириус» пришел утром, установив рекорд скорости перехода через Атлантику (19 дней) а «Великий Запад» днем, сразу перекрыв рекорд на трое суток. Средняя скорость пароходов, несмотря на штормовую погоду, составила от 8,5 до 9 узлов (16-17 км/час). Через два дня оба парохода вернулись в Англию.
Грузоподъемность «Сириуса» оказалась недостаточной для трансатлантических перевозок, и пароход впоследствии эксплуатировался только на линии между Лондоном и Корком, а «Великий Запад» открыл регулярную пароходную линию Нью-Йорк — Бристоль (Ливерпуль). Средняя длительность рейсов на запад составляла 15.5 дней, на восток — 13. Самый быстрый рейс на Нью-Йорк длился 12 дней и 18 часов (май 1842 г), и самый быстрый рейс из Нью-Йорка — 12 дней и 7 часов (май 1841 г).
С 1836 г. линейные морские и океанские пароходы Великобритании и США начинают строиться по унифицированным проектам. Размерения типового линейного судна: длина — до 325 ft/100 м, ширина 45 ft/14 м, осадка 16 ft/5 м, надводный борт 10 ft/3 м, водоизмещение — от 9 000 до 10 000 т. Судовой набор выполнялся из дуба или кедра. При каботажном плавании протяженность маршрутов между портами устанавливалась в пределах 160-200 миль (260-320 км). Средний срок строительства парохода не превышал 1 года при себестоимости до $250 000.
В качестве двигателя использовалась горизонтальная крейцкопфная одноцилиндровая машина с диаметром 90-100 дюймов /229-254 см, ходом поршня 12 ft/365 см и мощностью до 2 500 л.с./1840 кВт. Вес двигателя с гребными колесами и котлом составляли около 625 т. Полная масса энергетической установки с запасами угля составляла около 1200 т.
Для ходового привода на морских судах использовались бортовые гребные колеса диаметром 37.5 ft/11,5 м и шириной 12 ft/3,6 м. На речных пароходах часто применялось кормовое гребное колесо Дж. Халлса. С 1850 на серийных проектах в качестве движителя устанавливался гребной винт.
Расход угля для линейных пароходов находился в пределах 3 тонн в час, т.е. примерно 2.5 фунта/л.с.ч. (~1,4 кг/кВт.ч), давление пара от 100 до 150 фунтов/кв.дюйм (7-10 кг/кв.см), средняя скорость от 14 до 16 узлов (26-30 км/час) при частоте вращения гребных колес — 17 об/мин.
Самым большим колесным пароходом в истории флота стал «Великий восток», заложенный в Англии в 1854 и спущенный на воду в 1859, через год после смерти его создателя И. К. Брунеля. Длина судна составляла — 680 ft/207 м, ширина — 83 ft/25 м, осадка — 58 ft/18 м, высота надводной части — 28 ft/8,5 м, водоизмещение — 24000 т. Судно строилось для грузоперевозок между Австралией и Великобританией и позволяла обеспечить транспортировку 4000 человек без захода в порты для пополния запасов угля, продовольствия и воды.
Двигатель, 225-250 л.с., диаметр
цилиндра 30″/76,2 см, 1834 г.
В состав силовой установки входили четыре паровых двигателя с цилиндрами диаметром 74 дюйма/187 см и ходом поршня 14 ft/426 см. Общая поверхность нагрева паровых котлов составляла 44000 кв.ft/~4100 кв.м. В качестве ходового привода использовались гребные колеса диаметром 56 ft/57 м. При этом, в качестве резервного способа движения судна использовался гребной винт. Средняя скорость парохода при номинальной мощности СЭУ 10 000 л.с./7360 кВт составляла 16,5 узлов (30 км/час).
Однако низкая эффективность топливоиспользования делала пароход мало рентабельным для грузопассажирских перевозок и единственное, что спасло судовладельца от финансового краха — это то, что «Великий Восток» оказался единственным судном, способным принять на борт груз в 5000 т, обеспечив тем самым прокладку в 1865 г. первой трансатлантической телеграфной линии в 2700 миль.
«Лошадиная сила» двигателя была определена Джеймс Уаттом как максимально доступная Лондонскому тяжеловозу мощность, которую он мог развивать в течение восьми часов в день. Учитывая, что мощность средней лошади не превышала двух третей мощности тяжеловоза, а паровая машина работает 24 часа в сутки, для выполнения полезной работы парохода «Great Eastern» потребовалось бы 45 000 лошадей, что было совместимо по численности со всей кавалерией Великобритании.
Первые пароходы сразу привлекли внимание военных моряков. Парусная, т.е. ветровая, энергетика давала кораблю неограниченную дальность плавания, но не гарантировала скорости и маневренности при ведении морского боя, что и обусловило столь долгое применение галер на военном флоте.
Установка паровой машины решала задачу обеспечения маневренности, но при этом возникала проблема выбора сочетания трех основных боевых элементов военного корабля: средств нападения, защиты и движения. Громоздкость первых промышленных конструций паровых котлов и двигателей в сочетании с уязвимостью гребных колес, сдерживали широкое внедрение пароходов на военный флот до второй половины XIX в.
Первый военный пароход был построен в США по проекту Р. Фултона в 1815 г. Пароход предназначался для охраны акватории Нью-Йоркского порта и представлял из себя батарейный катемаран.
Характеристики парохода: водоизмещение — 2514 т., размерения (L/B/D) — 47,5х17х3 м. максимальная скорость — 6 узлов (~11 км/час), вооружение — двадцать 32-фунтовых пушек, движитель — гребное колесо установленное между корпусами, СЭУ — компаунд-машина с качающимся цилиндром.
Военные моряки называли его паровым фрегатом , однако Р. Фултон предпочитал называть его паровой батарей и предложил дать ему имя «Demologos» («Глас народа»). В 1829 г. пароход взорвался на рейде Нью-Йорка из за неосторожного обращения матросов с огнем. В России первый пароходофрегат «Богатырь», ставший предтечей крейсеров, был построен в 1836 г.
Военные флотоводцы долго не признавали паровые суда, в корне менявшие установленную веками тактику ведения морского боя, в котором победа достигалась исключительно личным мужеством и физической силой матросов. Для нового флота требовались технически образованные офицеры, систематическая подготовка которых началась лишь после издания в 1863 г. книги адмирала Г. И. Бутакова — “Новые основания пароходной тактики”, переведенной впоследствии на французский, английский и испанский языки.
Первый в истории флота бой паровых судов произошел 5 ноября 1853 г. 11-пушечный пароходофрегат «Владимир», находившийся под командованием капитан-лейтенанта Г.И. Бутакова, атаковал 10 пушечный турецко-египетский пароход «Перваз-Бахри», который сдался после трехчасового боя.