Колесный пароход — это пароход или пароход, работающий на паровом двигателе, который приводит в движение гребные колеса , чтобы двигать судно по воде. В древности колесные пароходы последовали за развитием шестов, весел и парусов, и первыми их применениями были колесные пароходы, приводимые в движение животными или людьми.
В начале 19 века гребные колеса были преобладающим способом движения для паровых судов. В конце 19 века гребной двигатель был в значительной степени вытеснен гребным винтом и другими морскими двигательными системами, которые имеют более высокую эффективность, особенно в бурной или открытой воде. Гребные колеса продолжают использоваться на небольших гребных лодках с педальным приводом и на некоторых судах, которые совершают туристические круизы. Последние часто приводятся в действие дизельными двигателями. [a]
Гребное колесо представляет собой большое стальное каркасное колесо. Внешний край колеса оснащен многочисленными, равномерно расположенными лопастями лопастей (называемых поплавками или ковшами). Нижняя четверть или около того колеса движется под водой. Двигатель вращает гребное колесо в воде, создавая тягу вперед или назад по мере необходимости. Более продвинутые конструкции гребных колес имеют методы «оперения», которые удерживают каждую лопасть лопасти ближе к вертикали, когда она находится в воде, для повышения эффективности. Верхняя часть гребного колеса обычно заключена в корпус лопасти, чтобы минимизировать разбрызгивание.
Существует три типа колесных пароходов: колесные с боковыми колесами, с одним колесом посередине с каждой стороны; колесные с кормовыми колесами, с одним колесом на корме ; и (редко) внутрикорпусные, с колесом, установленным в нише посередине. [2]
Самые ранние паровые суда были колесными, и этот тип был доминирующим видом морского парового движения, как для пароходов, так и для пароходов, до все более широкого внедрения винтового движения с 1850-х годов. Хотя боковые колеса и закрывающие спонсоны делают их шире, чем колесные, они могут быть более маневренными, так как иногда они могут перемещать весла с разной скоростью и даже в противоположных направлениях. Эта дополнительная маневренность делает колесные суда популярными на более узких, извилистых реках системы Мюррей-Дарлинг в Австралии, где некоторые из них все еще работают.
Европейские колесные пароходы, такие как PS Waverley , соединяют колеса с помощью сплошных приводных валов, которые ограничивают маневренность и дают судну большой радиус поворота. Некоторые из них были построены с лопастными муфтами, которые отсоединяют одно или оба весла, чтобы они могли поворачиваться независимо. Однако мудрость, полученная из раннего опыта с колесными пароходами, считала, что они должны эксплуатироваться с выключенными муфтами или как суда со сплошным валом. Экипажи заметили, что по мере приближения судов к доку пассажиры перемещались к борту судна, готовые к высадке. Смещение веса в сочетании с независимыми движениями весел могло привести к дисбалансу и потенциальному опрокидыванию . Колесные буксиры часто эксплуатировались с включенными муфтами, поскольку отсутствие пассажиров на борту означало, что независимое движение весел можно было использовать безопасно, а дополнительную маневренность — в полной мере.
Хотя первые пароходы с кормовыми колесами были изобретены в Европе, большую часть службы они получили в Северной Америке, особенно на реке Миссисипи. Enterprise был построен в Браунсвилле, штат Пенсильвания , в 1814 году как усовершенствование менее эффективных пароходов с боковыми колесами. Второй построенный пароход с кормовыми колесами, Washington 1816 года, имел две палубы и послужил прототипом для всех последующих пароходов Миссисипи , включая те, которые стали известны благодаря книге Марка Твена «Жизнь на Миссисипи» . [3]
Утопленные или встроенные гребные колеса были разработаны для плавания по узким и запутанным заводям. Благодаря утоплению колеса в корпусе оно было в некоторой степени защищено от повреждений. Оно было закрыто и могло вращаться с высокой скоростью, обеспечивая отличную маневренность. Большинство из них были построены с наклонными паровыми цилиндрами, установленными по обеим сторонам гребного вала и синхронизированными на 90 градусов друг от друга, как локомотив, что позволяло им мгновенно менять направление.
В простом гребном колесе, где лопасти закреплены по периферии, мощность теряется из-за взбалтывания воды, когда лопасти входят и выходят из поверхности воды. В идеале лопасти должны оставаться вертикальными под водой. Этот идеал можно приблизить с помощью рычагов и тяг, соединенных с фиксированным эксцентриком. Эксцентрик закреплен немного впереди основного центра колеса. Он соединен с каждым лопастью стержнем и рычагом. Геометрия спроектирована таким образом, что лопасти остаются почти вертикальными в течение короткого времени, пока они находятся в воде. [4]
Использование гребного колеса в навигации впервые появляется в механическом трактате римского инженера Витрувия ( De architectura , X 9.5–7), где он описывает многозубчатые гребные колеса, работающие в качестве одометра корабля . Первое упоминание о гребных колесах как средстве движения встречается в военном трактате четвертого или пятого века De Rebus Bellicis (глава XVII), где анонимный римский автор описывает военный корабль с гребным колесом, приводимый в движение волами:
Животная сила, направляемая ресурсами на изобретательность, движет с легкостью и быстротой, где бы ни потребовалась польза, военный корабль, подходящий для морских сражений, который из-за своих огромных размеров, человеческая слабость, как бы, не позволяла управляться руками людей. В его корпусе или полой внутренней части волы, запряженные попарно в кабестаны, вращают колеса, прикрепленные к бортам корабля; весла, выступающие над окружностью или изогнутой поверхностью колес, бьют по воде своими ударами, как лопасти весел, когда колеса вращаются, работают с удивительным и изобретательным эффектом, их действие производит быстрое движение. Этот военный корабль, кроме того, из-за своего собственного объема и из-за машин, работающих внутри него, вступает в бой с такой сокрушительной силой, что он легко крушит и уничтожает все вражеские военные корабли, приближающиеся в непосредственной близости. [6]
Итальянский врач Гвидо да Виджевано ( около 1280–1349), планируя новый крестовый поход, сделал рисунки для весельной лодки, которая приводилась в движение вручную вращаемыми составными рукоятками . [7]
На одном из рисунков Анонимного автора Гуситских войн изображена лодка с парой гребных колес на каждом конце, которые вращались людьми, управлявшими составными кривошипами. [8] Концепция была усовершенствована итальянцем Роберто Вальтурио в 1463 году, который изобрел лодку с пятью наборами, где все параллельные кривошипы были соединены с одним источником энергии одним шатуном, идея, перенятая его соотечественником Франческо ди Джорджио . [8]
В 1539 году испанский инженер Бласко де Гарай получил поддержку Карла V для строительства кораблей, оснащенных ручными гребными колесами. С 1539 по 1543 год Гарай построил и спустил на воду пять кораблей, самым известным из которых была модифицированная португальская каракка La Trinidad , которая превзошла соседнюю галеру по скорости и маневренности 17 июня 1543 года в гавани Барселоны . Однако проект был прекращен. [9] Писатель 19 века Томас Гонсалес утверждал, что нашел доказательства того, что по крайней мере некоторые из этих судов были паровыми, но эта теория была дискредитирована испанскими властями. Было высказано предположение, что Гонсалес ошибочно принял паровой опреснитель, созданный Гараем, за паровой котел. [9]
В 1705 году Папен построил корабль, приводимый в движение ручными веслами. Апокрифическая история, возникшая в 1851 году Луи Фигуиром, утверждала, что этот корабль был паровым, а не ручным, и что он был первым паровым транспортным средством любого рода. Миф был опровергнут еще в 1880 году Эрнстом Герландом
, хотя он все еще находит доверчивое выражение в некоторых современных научных работах. [10]В 1787 году Патрик Миллер из Далсвинтона изобрел лодку с двойным корпусом, которая приводилась в движение на заливе Ферт-оф-Форт с помощью людей, вращавших кабестан, который приводил в движение весла с каждой стороны. [11]
Один из первых действующих пароходов , Palmipède , который также был первым колесным пароходом, был построен во Франции в 1774 году маркизом Клодом де Жуффруа и его коллегами. 13-метровый (42 фута 8 дюймов) пароход с вращающимися лопастями плавал по реке Ду в июне и июле 1776 года. В 1783 году новый колесный пароход де Жуффруа, Pyroscaphe , успешно поднялся по реке Сона в течение 15 минут, прежде чем двигатель вышел из строя. Бюрократия и Французская революция помешали дальнейшему прогрессу де Жуффруа.
Следующая успешная попытка создания парохода с гребным приводом была предпринята шотландским инженером Уильямом Симмингтоном , который предложил паровую энергию Патрику Миллеру из Далсвинтона . [11] Экспериментальные лодки, построенные в 1788 и 1789 годах, успешно работали на озере Лохмабен . В 1802 году Симмингтон построил баржеоткатчик Charlotte Dundas для компании Forth and Clyde Canal Company . Он успешно протащил две 70-тонные баржи почти на 20 миль (32 км) за 6 часов против сильного встречного ветра на испытаниях в 1802 году. Энтузиазм был высок, но некоторые директора компании были обеспокоены тем, что берега канала могут быть повреждены потоком воды от моторного судна, и больше заказов не поступало.
В то время как Charlotte Dundas был первым коммерческим колесным пароходом и пароходом , первый коммерческий успех, возможно, был у Clermont Роберта Фултона в Нью-Йорке, который был запущен в коммерческую эксплуатацию в 1807 году между Нью-Йорком и Олбани . За ним последовало множество других речных судов с колесами по всему миру; первым в Европе был PS Comet, спроектированный Генри Беллом , который начал регулярное пассажирское обслуживание на реке Клайд в 1812 году. [12]
В 1812 году из Нового Орлеана начал курсировать первый колесный пароход США по реке Миссисипи. К 1814 году капитан Генри Шрив [b] разработал «пароход» [c], подходящий для местных условий. Количество высадок в Новом Орлеане возросло с 21 в 1814 году до 191 в 1819 году и более 1200 в 1833 году.
Первый кормоколесный пароход был спроектирован Герхардом Морицем Рентгеном из Роттердама и использовался между Антверпеном и Гентом в 1827 году. [13]
Командные лодки , гребные лодки, приводимые в движение лошадьми, использовались для паромов в Соединенных Штатах с 1820-х по 1850-е годы, поскольку они были экономичны и не несли расходов на лицензирование, налагаемых монополией на паровое судоходство. В 1850-х годах их заменили пароходы. [14]
После Гражданской войны в США, поскольку расширяющиеся железные дороги перевозили много пассажиров, перевозки стали в основном насыпными. Самым большим и одним из последних колесных пароходов на Миссисипи был колесный пароход Sprague . Построенный в 1901 году, он перевозил уголь и нефть до 1948 года. [15] [16] [17] [18] [19]
В Европе с 1820-х годов пароходы с колесами использовались для перевозки туристов из быстрорастущих промышленных городов на речных круизах или на недавно созданные морские курорты , где были построены прогулочные пирсы , чтобы пассажиры могли высаживаться независимо от состояния прилива. Позже эти пароходы с колесами были оснащены роскошными салонами, чтобы конкурировать с удобствами, доступными на железных дорогах. Известными примерами являются пароходы Thames , которые перевозили пассажиров из Лондона в Саутенд-он-Си и Маргит , пароходы Clyde , которые соединяли Глазго с курортом Ротсей , и круизные пароходы Köln-Düsseldorfer на реке Рейн . Услуги пароходов с колесами продолжались до середины 20-го века, когда владение автомобилями окончательно сделало их устаревшими, за исключением нескольких исторических примеров. [20]
Первое упоминание о колесном судне из Китая содержится в « Истории Южных династий» , составленной в VII веке, но описывающей военно-морские суда династии Лю Сун (420–479), которые использовал адмирал Ван Чжэньэ в своей кампании против Цян в 418 году нашей эры. Древний китайский математик и астроном Цзу Чунчжи (429–500) построил колесное судно на реке Синьтин (к югу от Нанкина ), известное как « лодка в тысячу лиг ». [21] Во время кампании против Хоу Цзина в 552 году адмирал династии Лян (502–557) Сюй Шипу использовал колесные лодки, называемые «лодками с водяным колесом». При осаде Лияна в 573 году адмирал Хуан Фацю использовал колесные лодки с ножным приводом. Успешный проект военного корабля с гребными колесами был создан в Китае принцем Ли Гао в 784 году нашей эры во время императорского осмотра провинций императором династии Тан (618–907). [22] Китайская династия Сун (960–1279) издала указ о строительстве множества кораблей с гребными колесами для своего постоянного флота , и, по словам британского биохимика, историка и синолога Джозефа Нидхэма :
«...между 1132 и 1183 годами (н.э.) было построено большое количество больших и малых колесных судов с приводом от беговой дорожки, включая колесные суда и суда с числом колес до 11 с каждой стороны». [23]
Стандартный китайский термин «колесный корабль» использовался в период Сун, тогда как до этого для его описания использовался целый ряд красочных терминов. В XII веке правительство Сун массово использовало колесные корабли , чтобы победить противостоящие армии пиратов, вооруженных их собственными колесными кораблями. В битве при Цайши в 1161 году колесные корабли также с большим успехом использовались против флота династии Цзинь (1115–1234). [24] Китайцы использовали колесные корабли даже во время Первой опиумной войны (1839–1842) и для транспортировки по Жемчужной реке в начале XX века.
Первое морское путешествие колесного парохода было совершено Albany в 1808 году. Он шел от реки Гудзон вдоль побережья до реки Делавэр . Это было сделано исключительно с целью перемещения речного судна на новый рынок, но вскоре после этого колесные пароходы начали совершать регулярные короткие прибрежные поездки. В 1816 году французский бизнесмен Пьер Андриель купил в Лондоне 15- сильный (11 кВт) колесный пароход Margery (позже переименованный в Elise ) и совершил насыщенный событиями переход Лондон- Гавр -Париж, столкнувшись по пути с тяжелой погодой. Позже он использовал свое судно в качестве речного пакетбота на Сене, между Парижем и Гавром.
В 1822 году « Аарон Мэнби » Чарльза Нейпира , первое в мире железное судно, совершило первый прямой паровой переход из Лондона в Париж и первое морское путешествие на железном судне. [25] Первым колесным пароходом, совершившим длительное океанское путешествие через Атлантический океан, был пароход SS Savannah , построенный в 1819 году специально для этой службы. «Саванна» отправился из порта Саванна, штат Джорджия, в Ливерпуль 24 мая 1819 года, увидев Ирландию после 23 дней в море. [26] Это было первое пересечение Атлантики с помощью двигателя, хотя «Саванна» была построена как парусное судно с паровым вспомогательным двигателем; она также несла полную парусную оснастку на случай благоприятных ветров, будучи неспособной завершить путешествие только с помощью двигателя.
В 1838 году Sirius , довольно небольшой паровой пакетбот, построенный для маршрута Корк - Лондон , стал первым судном, пересекшим Атлантику на постоянной паровой тяге, опередив на день гораздо более крупный Great Western Изамбарда Кингдома Брюнеля . Однако Great Western был фактически построен для трансатлантической торговли, и поэтому имел достаточно угля для перехода; Sirius пришлось сжечь мебель и другие предметы после того, как закончился уголь. [27] Более успешный переход Great Western положил начало регулярному плаванию моторных судов через Атлантику. Beaver был первым прибрежным пароходом, работавшим на тихоокеанском северо-западе Северной Америки. Колесные пароходы помогли открыть Японию для западного мира в середине 19 века.
Самый большой колесный пароход, когда-либо построенный, был Great Eastern Брюнеля , но он также имел винтовой движитель и парусное вооружение. Он был 692 фута (211 м) в длину и весил 32 000 тонн, его гребные колеса были 56 футов (17 м) в диаметре.
На океанских судах колесные пароходы стали гораздо менее полезными после изобретения гребного винта, но они продолжали использоваться на прибрежных судах и в качестве речных буксиров благодаря своей малой осадке и хорошей маневренности.
Последнее пересечение Атлантики колесным пароходом началось 18 сентября 1969 года, первый этап путешествия, завершившегося шесть месяцев и девять дней спустя. Паровой колесный буксир Eppleton Hall никогда не предназначался для океанской службы, но тем не менее был доставлен из Ньюкасла в Сан-Франциско. Поскольку путешествие предполагалось совершить под двигателем, буксир был оснащен паровым двигателем с вспомогательным парусом. Трансатлантический этап путешествия был завершен ровно через 150 лет после плавания Savannah .
По состоянию на 2022 год PS Waverley является последним в мире морским пассажирским колесным пароходом.
Начиная с 1820-х годов Британский Королевский флот начал строить паровые фрегаты и паровые шлюпы с гребным приводом . К 1850 году они устарели из-за разработки гребного винта , который был более эффективным и менее уязвимым для пушечного огня. Один из первых винтовых военных кораблей, HMS Rattler (1843) , продемонстрировал свое превосходство над колесными пароходами во время многочисленных испытаний, в том числе в 1845 году, когда он тянул назад однотипное судно с гребным приводом в перетягивании каната . [28] Однако колесные военные корабли широко использовались Российским флотом во время Крымской войны 1853–1856 годов, а также ВМС США во время Мексиканской войны 1846–1848 годов и Гражданской войны в США 1861–1865 годов. С прибытием броненосных линкоров в конце 1850-х годов последние оставшиеся колесные фрегаты были выведены из эксплуатации и проданы в торговый флот к 1870-м годам. Среди них был Miami , который стал одним из первых пароходов Boston в 1867 году. [29]
В начале Первой мировой войны Королевский флот реквизировал более пятидесяти прогулочных колесных пароходов для использования в качестве вспомогательных тральщиков . [30] Большие пространства на их палубах, предназначенные для прогулочных пассажиров, оказались идеальными для обработки минных бонов и кабелей, а весла позволяли им работать на прибрежных отмелях и в устьях рек. Они были настолько успешными, что был заказан новый класс колесных судов, минные тральщики класса Racecourse , и 32 из них были построены до конца войны. [31]
Во время Второй мировой войны около тридцати прогулочных колесных пароходов были снова реквизированы; [30] дополнительным преимуществом было то, что их деревянные корпуса не активировали новые магнитные мины. Колесные пароходы сформировали шесть флотилий тральщиков , базирующихся в портах по всему британскому побережью. Другие колесные пароходы были переоборудованы в зенитные корабли. Более двадцати колесных пароходов использовались в качестве экстренных войсковых транспортов во время эвакуации из Дюнкерка в 1940 году, [30] где они смогли приблизиться к берегу, чтобы сесть прямо с пляжа. [32] Одним из примеров был PS Medway Queen , который спас примерно 7000 человек за девять дней эвакуации и, как утверждалось, сбил три немецких самолета. [33] Другой колесный тральщик, HMS Oriole , был намеренно выброшен на берег дважды, чтобы позволить солдатам перейти на другие суда, используя его в качестве пристани. [34] По оценкам, во время операции колесные пароходы спасли 26 000 солдат союзников, при этом погибло шесть из них. [30]