Первый в истории пароход, который можно было использовать в судоходстве, был изобретен ирландским инженером-механиком Робертом Фултоном, гениальным самоучкой, родившимся в семье бедных крестьян. Испытание своего первого, несовершенного парохода Фултон проводил в 1803 году на реке Сена в Париже. Можно было сказать, что опыт удался, судно продержалось на плаву 1,5 часа, скорость, которую развивал пароход, достигала 5 км/час.
Следующим был колесный пароход «Клермонт», его Фултон построил в 1807 году. На нем он установил паровой двигатель Уатта. Пароход был 43 метра длиной, мощность двигателя достигала 20 лошадиных сил, грузоподъемность составляла 15 тонн. Первый свой рейс «Клермонту» удалось совершить в 1807 году по Гудзону. Весь путь, протяженность которого 150 миль (270 км), от Нью-Йорка до Олбани, при встречном ветре и против течения, судно проделало за 32 часа. Именно благодаря «Клермонту» было положено начало паровому пароходству.
Строительство пароходов, после этого, началось и в других странах. Следом делаются попытки технического усовершенствования всех видов морского транспорта. Так на трансатлантической линии в 1819 году между Америкой и Европой свой путь начал пароход «Саванна». Он вез хлопок в Англию. В пути «Саванна» находился 26 дней. В 1819 году этот пароход побывал и в Петербургском порту. Это было первое иностранное судно, посетившее Россию.
В 1825 году путь от Лондона до Калькутты был проделан за 113 дней английским пароходом «Энтерпрайз». Судно «Кюрасо» из Голландии прошло расстояние от Голландии до Вест-Индии за 32 дня. Но в 40-х годах XIX века морское судостроение развивалось довольно медленно. Не было возможности сразу устранить недостатки в конструкции, которые выявлялись в процессе эксплуатации, и это тормозило строительство пароходов.
Стимулом для быстрого развития морского судостроения стали коренные изменения конструкций пароходов и двигателей. Немаловажную роль сыграло и применение новых строительных материалов для создания судов. Переход к строительству корпусов из железа и стали имел величайшее значение в судостроении.
Первый в истории пароход с гребневым винтом изобрел и построил в 1838 году английский инженер-изобретатель Смит. Свое детище он назвал «Архимед». Дальнейшие усовершенствования винтовых пароходов привели к тому, что к концу 40-х годов гребневый винт быстро начал вытеснять гребные колеса.
Появление первых пароходов, на которых стало возможно совершать регулярные океанские рейсы, следует отнести к началу тридцатых годов XIXстолетия. А в конце 30-х годов пароходы стали регулярно ходить по рейсам из Европы в Америку и обратно. Чуть позже на пароходе можно было попасть и на другие континенты. Впервые кругосветное путешествие на пароходе было совершено в 1842 году. Как и железные дороги, пароходные линии способны были обеспечить быстроту передвижения и ее регулярность, а также понизить стоимость перевозки грузов.
Что такое колесный пароход? Далекое прошлое, перевернутая страница истории, запечатленная на выцветших черно-белых пленках, фильм «Волга-Волга». «Я здесь все мели знаю…. Вот первая!» Но в Швейцарии все по-другому. Тут настоящие пароходы по-прежнему бороздят воды Женевского озера - как и сто лет назад.
Похоже, эти швейцарцы втихаря изобрели машину времени! Иначе, как объяснить, что в этой стране сохраняются в первозданном виде не только памятники архитектуры, но и транспортные средства? Например, пароходы. С конца 19 века, эти суда стали завоевывать водные просторы всего мира, и окруженное высокими горами Женевское озеро, конечно же, не осталось в стороне. Уже в начале 20 века многочисленные туристы любовались Монбланом и виноградниками Лаво с бортов многочисленных белоснежных лайнеров.
Шли годы, и даже с учетом регулярного технического обслуживания, пароходы ветшали. Устаревшие паровые двигатели заменялись на дизель-электрические. Какие-то суда списывались вовсе… Но второй виток туристического интереса во второй половине 20 века поставил все акценты в привычное им место: пароходы в Швейцарии начали возвращать в первоначальное состояние. Пароходы получили свое второе рождение.
В итоге сегодня воды Женевского озера бороздит флотилия из восьми колесных судов, построенных в период с 1904 по 1927 годы. Пять из них имеют классические паровые двигатели, а три переоборудованы на дизель-электрические моторы, вращающие колеса. Всего на озерах Швейцарии сейчас эксплуатируется 19 пароходов - примерно четверть от всего мирового количества подобных судов. В России в эксплуатации находится всего один пароход.
Пароходы на Женевском озере выполняют не только экскурсионные рейсы, но и играют роль общественного транспорта, соединяя такие города, как Женева, Веве, Монтре, Эвиан и Лозанна. То есть, на пароходе можно сплавать во Францию и обратно. Дневной билет обойдется в 64 франка, то есть в 4500 рублей. Предусмотрены скидки для семей. А если у вас есть "единый" билет швейцарской системы путешествий, так называемый Swiss Pass, то платить ничего не нужно - вас встретят на борту с распростертыми объятьями.
Пароход "La Suisse" (в переводе с французского - "Швейцария") - флагман флотилии Женевского Генерального пароходства. Длина - 78 метров, масса брутто 518 тонн, вместимость - 850 пассажиров.
Корабль был построен в 1910 году на верфи швейцарской компании "Зульцер" в г. Винтертур. Надо сказать, что эта основанная в 1834 компания существует и по сей день, являясь видным игроком на рынке промышленных машин.
Первоначально, как и все пароходы, «Швейцария» работала на угле. К счастью, корабль избежал замены паровой машины на дизель в шестидесятых годах, и дошел до наших дней практически в первозданном виде. Несколько раз корабль реставрировали, последний раз – в 2009 году, поэтому можно сказать что «Швейцария» - в отличной форме. До следующего капремонта ей еще плавать не менее тридцати лет.
Обеденный салон первого класса во всей своей красе. Много дерева и красные ковры - настоящая традиционная роскошь. Сколько богатых и знаменитых людей сидело за этими столами?
Для дорогих гостей - дорогое вино и отличная музыка.
А что там внутри? Как устроена машина? Вместо того чтобы любоваться красотами гор и виноградников, я по узкой лесенке нырнул в машинное отделение.
Паровая машина - сердце "Швейцарии". Мощность двигателя составляет 1380 лошадиных сил.
Двигатель преобразует энергию водяного пара в возвратно-поступательное движение поршня, а затем во вращательное движение вала, на котором закреплены гребные колеса.
Откуда берется пар? Разумеется, из бойлера, то есть из котла. Раньше топки двух котлов работали на угле, потом на мазуте - пока в семидесятых годах не был установлен один большой бойлер. К слову, двадцать четыре таких бойлера стояло на "Титанике". После последней реконструкции, топки "Швейцарии" были заменены на современные. Для разогрева воды в наши дни используется энергия горящего дизтоплива.
Горячий пар по трубам поступает в цилиндры паровой машины.
Вся бортовая электроника также была заменена на современную. Электричество производится при помощи дизельных генераторов с водоохлаждаемой системой выхлопа. За счет этого, шум дизелей абсолютно не слышен на палубе.
Но принцип устройства парохода остался прежним. Главное тут - паровая машина, представляющая собой настоящее произведение искусства.
В машине применяется парораспределительный механизм с кулисой Гуча.
За работой машины следит старший механик. В его задачи входит и ручное управление двигателем.
Главный параметр - это давление пара.
У паровой машины - два цилиндра, большой низкого давления и малый высокого.
Из цилиндров выходят штоки, двигающие шатуны, которые, в свою очередь, вращают вал.
Все детали - как новенькие.
Получив команду от капитана по переговорному устройству, которая дублируется на машинном телеграфе, механик Кристиан должен замедлить или ускорить ход машины, выполняя одному ему известный набор действий. Да, это не в кнопочки на экране тыкать!
Его помощник Ян выполняет более простые и грязные операции - например, смазку различных узлов. Паровой двигатель - это живой механизм, но нуждается в постоянной заботе. То есть любит ласку и смазку.
Система механической смазки цилиндров.
На всех шарнирных соединениях двигателя размещены объемистые масленки.
Шатуны двигателя за работой.
А что там наверху? Давайте пройдем на капитанский мостик.
Первое, что мы видим - пункт управления машинным телеграфом. "Полный вперед!". Максимальная скорость "Швейцарии" составляет 14 узлов или 25 километров в час.
С мостика открывается прекрасный вид на акваторию Женевского озера. Привод гигантского штурвала раньше был механическим, сейчас он заменен на электрический.
Современная навигационная аппаратура не даст сбиться с курса.
А радар - налететь на препятствие.
Сегодня будний день, судов вокруг немного и капитану можно передать штурвал старпому и немного и попозировать.
Управлять пароходом может только наиболее опытный капитан - это верхняя ступень квалификации для мореходов в Швейцарии. Поработай лет двадцать на обычных кораблях - и тогда, может быть, тебе дадут порулить пароходом!
Зато когда ты капитан парохода, можно безнаказанно пользоваться мощнейшим паровым гудком. «УУУУУУУ!»
"Что вы думаете о своей работе?" Капитан Патрик смеется. "Конечно, работа очень ответственная, но я люблю ее. Почему? Ты посмотри вокруг, и сам все поймешь..."
В осенний сезон "Швейцария" дважды в день выполняет рейс из Лозанны к Шильонскому замку делая по пути восемь остановок.
Маршрут туда-обратно занимает три с половиной часа. Даже если вас не пустят в машинное отделение - есть чем полюбоваться! Женевское озеро - одно из красивейших мест в Европе, а может, и во всем мире.
Со всех сторон величественно нависают громады гор.
По левому борту - террасовые виноградники Лаво, протяженностью более 30 км и занесенные в список объектов Всемирного наследия ЮНЕСКО.
Виноград там выращивают со времен Римской империи, и, надо сказать, на этом собаку съели. Собственно, именно туда я отправился на пароходе "Швейцария". Но об этом - в следующий раз!
UPD: Видео с корабляИзобретатели 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.
Если обратиться к истории создания паровых двигателей, то наверняка покажется, что пароходы сильно затянули со своим появлением на свет Божий.
Первым догадался использовать силу пара Архимед, создав паровую пушку - архитронито. Римские корабли испытали на себе мощь этого орудия еще в 215-212 гг. до н. э. - при осаде Сиракуз.
Применить же движущую силу пара для кораблей впервые попытались во Франции. Еще в 1707 г. изобретатель Папен установил паровую машину на лодку, ходившую по реке Везер. Семьдесят лет спустя в Лионе было построено 45-метровое судно «Пироскаф». На глазах очевидцев оно поднялось вверх по реке, сумев пройти значительный отрезок пути против течения. Следующую попытку предприняли американцы.
В 1787 г, изобретатель Джон Фитч построил паровую лодку под названием «Эксперимент». Она могла развивать скорость в 6,5 узла. В движение это судно приводила паровая машина, двигавшая тремя веслами, похожими на утиные лапы. Лодка совершала регулярные рейсы вверх и вниз по реке Делавэр, но пассажиры ее побаивались.
Паровая лодка "Эксперимент" Дж. Фитча
Первый пароход появился в Англии в 1788 г. У него было целых два корпуса, между которыми находилась пара гребных колес. Скорость его была сравнительно невелика - всего 5 узлов. Настоящий пароход с кормовым гребным колесом англичане построили только через четыре года. Его назвали «Шарлотта Дандас». Это судно длиной 17 м с мощной энергетической установкой в 12 лошадиных сил (л. с.) можно считать первым в истории судостроения буксиром. Своим официальным признанием паровое судоходство во многом обязано американцу Роберту Фултону - изобретателю и коммерсанту. Он первым понял, как обеспечить нормальное взаимодействие корпуса, машины и гребных колес.
В 1802 г. Фултон предложил императору Наполеону проект паровых судов, которые могли бы перебросить пассажиров на территорию Англии. Но Наполеон не оценил по достоинству предложение изобретателя.
Однако Фултон не пал духом и при финансовой поддержке друзей построил пароход «Клермонт». На нем он установил универсальную паровую машину Уатта. Правда, машина была маломощной, и скорость у корабля была всего 4,6 узла.
Пароход «Клермонт» - первый пароход от Роберта Фултона
В сентябре 1807 г. «Клермонт» отправился в свой первый коммерческий рейс по реке Гудзон, положив начало регулярно действовавшей пассажирской линии Нью-Йорк - Олбани. О пароходах как о судах, пригодных для морских плаваний, заговорили в 1809 г., когда паровое судно «Феникс» проделало путь от Нью-Йорка до Филадельфии.
Первым пароходом, которому удалось пересечь Атлантику, была «Саванна». В 1819 г. она совершила 24-дневный рейс из Нью-Йорка в Ливерпуль. Но окончательно освоить трансокеанские линии пароходам удалось лишь через 30 лет после круиза «Феникса», и только благодаря дальнейшему усовершенствованию паровой энергетической установки.
Не полагаясь полностью на паровую машину, некоторые корабелы оставляли на пароходах паруса. Прошло почти 50 лет, пока пароходам удалось потеснить парусные суда. Благодаря экономичной паровой машине они стали развивать хорошую скорость, кроме прочего им все реже приходилось заходить в порты, чтобы пополнить запасы угля. В 1881 г. пароход «Абердин» совершил переход из Англии в Австралию, затратив лишь 42 дня. Еще через пять лет общий тоннаж пароходов, ходивших на трансокеанских линиях, сравнялся с тоннажем торговых парусников.
В России, как и в других морских державах, к появлению паровых судов сначала отнеслись с недоверием. Многие научные открытия русских ученых, способные сделать переворот в судостроении, зачастую «клали на полку». Талантливый русский механик И. П. Кулибин еще в 1782 г. создал «водоходное» судно с гидравлическим двигателем. Академик Б. С. Якоби в 1834 г. изобрел электродвигатель, а через четыре года опробовал его для привода судна. Правительство не сделало ничего, чтобы внедрить оригинальную новинку в промышленность. То же произошло и со многими другими изобретениями. И все-таки в первой половине XIX в. паровые суда появились и в России.
«Водоходное» судно И. П. Кулибина
Первый рейс парохода из Санкт-Петербурга в Кронштадт состоялся 3 ноября 1815 г. Весь путь паровой бот проделал за 5 часов 22 минуты со средней скоростью 9,3 км/ч. Длина судна равнялась 18,29 м, ширина - 4,57 м, осадка - 0,61 м. Гребные колеса диаметром около 2,5 м имели шесть длинных лопастей, закрепленных на спицах. Создателем первого русского парохода был К. Берд, владелец механико-литейного завода на Галерном острове.
Первый паровой буксир «Скорый» спустили на воду в 1818 г. Через три года Николаевское адмиралтейство построило черноморский пароход «Везувий». Эти суда стали пробой сил для военного пароходостроения России.
В 1833 г. русский флот получил боевой корабль «Геркулес», перестроенный в 28-пушечный колесный пароходофрегат.
Во время работы паровой двигатель создавал сильную вибрацию, из-за которой деревянный корпус сильно расшатывался, появлялись течи и повреждения, сокращая и без того небольшой срок службы судна. Это привело к тому, что корпуса пароходов стали делать железными. В 1787 г. были построены первые железные баржи для перевозки угля. Они имели около 20 м в длину и поднимали до 20 т груза. Эти баржи курсировали в водных каналах Англии. Но со строительством железных пароходов явно не спешили. Первое такое судно под названием «Аарон Мэнби» было спущено на воду только в 1822 г. Оно на хорошей скорости в 8-9 узлов прошло путь из Лондона до Парижа.
В 1837 г. англичане, завершив постройку океанского железного парохода «Рейнбоу», открыли новую пассажирскую линию между Лондоном и Антверпеном. Последний пароход с деревянным корпусом «Адриатик» был построен в США в 1857 г. Длина его достигала 107 м, и он мог брать на борт 376 пассажиров и 800 т груза.
Черноморский пароход «Император Николай»
Но несмотря на то что новые технологии позволяли делать железный корпус достаточно прочным, потопить железный пароход по- прежнему не представляло труда. Достаточно было нескольких пушечных ядер или хорошей фугасной бомбы. Однако пароходы поставили на вооружение. Первый из них - «Немезис» был спущен на воду англичанами в 1839 г. А всего через год английские ВМС пополнились еще тремя железными канонерскими лодками. Соединенные Штаты, не желая отставать от владычицы морей Англии, построили собственные железные корабли: «Мичиган», «Уотер Уитч» и «Аллегени».
В середине XIX в. военные пароходы начали строить и в России. После проигранной Крымской войны Россия ускоряла темпы строительства судов с паровой машиной. В 1857 г. российское правительство утвердило новую судостроительную программу. После ее завершения Балтийский флот должен был получить более 150 паровых судов разных типов. За реализацию этой программы принялись столь ревностно, что уже в начале 1870-х годов законодательница мод Англия была вынуждена признать первенство российского судостроения.
Пароходы становились все больше и больше. Железный корпус, даже если он имел значительную длину, позволял не беспокоиться о прочности судна, так как края листов обшивки теперь соединялись вплотную при помощи заклепок. Среди паровых судов начали появляться исполины. Так, английский пароход «Грейт Истерн», сошедший со стапелей в 1858 г., имел 210,4 м в длину, а его водоизмещение достигало 33 000 т. Его строили в расчете на 4 тысячи пассажиров. Паровая машина этого судна мощностью 8000 л. с. приводила в действие кормовой винт и два больших гребных колеса с лопастями, установленных по бортам. Первый большой военный пароход построили итальянцы. Через 20 лет после выхода в море «Грент Истерна» они спустили на воду бронепалубный крейсер «Италия» водоизмещением 15 200 т. При скорости хода 18 узлов огромный крейсер считался очень быстрым для парового судна своего времени.
«Грейт Вестерн» - самый крупный колесный пароход своего времена
Постепенно корабелы вместо железа начинают применять сталь. Первые стальные корабли появились в Англии в начале 1860-х гг. Их строили из дорогой пудлинговой стали, способ получения которой был известен с XVII в. Одно из таких судов - колесный военный корабль «Банши», отправленный англичанами в Штаты, прошел испытание в Гражданской войне Севера и Юга.
Однако большинство судостроителей признало новый материал только после появления мягкой мартеновской стали. Получить ее удалось французам Пьеру и Эмилю Мартенам, переплавив чугун вместе с железным ломом в регенеративных пламенных печах. Прочность этой стали позволила уменьшить вес кораблей. Теперь можно было строить стальные корабли с большой грузоподъемностью. Но все-таки сталь была еще очень дорогой. Только к концу 1880-х гг. появилась возможность изготовлять прочные стальные конструкции, которые были тоньше и дешевле железных.
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