Первый пароход российской империи. История постройки первых пароходов (период Крымской войны) В каком году появился первый пароход

Первый русский пароход

В 2015 г. исполняется 200 лет первому созданному в России пароходу.

Первый рейс первого русского парохода состоялся 3 ноября 1815 г. Но у этого события была длинная предыстория.

Парохо́дом называется судно, оснащённое поршневой паровой машиной в качестве двигателя. В качестве энергоносителя в паровых машинах пароходов использовался уголь, позже – нефтепродукты (мазут). В настоящее время пароходы не строятся, но некоторые ещё находятся в эксплуатации. Например, в России старейшее пассажирское судно пароход «Н. В. Гоголь», созданное в 1911 г., находилось в эксплуатации до 2014 г. Сейчас этот пароход находится в городе Северодвинске Архангельской области.

Пароход "Н.В. Гоголь"

Предыстория

Ещё в I в. н.э. Герон Александрийский предлагал использовать энергию пара для придания телу движения. Он описал примитивную безлопастную центробежную паровую турбину – «эолипил». В XVI-XVII вв. были созданы устройства, совершавшие полезную работу за счёт действия пара. В 1680 г. французский изобретатель Дени Папен сообщил об изобретении им парового котла с предохранительным клапаном («Папинов котёл»). Это изобретение приблизило создание паровой машины, но саму машину он не построил.

В 1736 г. английский инженер Джонатан Халс спроектировал судно с колесом на корме, приводимым в движение паровой машиной Ньюкомена. Судно прошло испытание на реке Эйвон, но не сохранилось доказательств этого и результатов испытания.

Первое достоверное испытание парохода произошло 15 июля 1783 г. во Франции. Маркиз Клод Жоффруа д’Аббан продемонстрировал свой «Пироскаф» – судно, приводимое в движение горизонтальной одноцилиндровой паровой машиной двойного действия, которая вращала два гребных колеса, расположенных по бортам. Демонстрация произошла на реке Сона, судно прошло около 365 м за 15 мин. (0,8 узла), после чего двигатель сломался.

Название «пироскаф» во Франции и некоторых других странах долгое время использовалось для определения парового судна, парохода. Так же назывался пароход и в России. Во Франции этот термин сохранился до сих пор.

В 1787 г. американский изобретатель Джеймс Рамсей создал и продемонстрировал лодку, приводимую в движение водомётным движителем, использовавшим энергию пара. В этом же году Джон Фитч на реке Делавэр продемонстрировал своё первое паровое судно «Perseverance» («Настойчивость»). Движение этого судна осуществлялось двумя рядами вёсел, которые работали от паровой машины. А в 1790 г. Фитч и Фойгт построили 18-метровую паровую лодку с оригинальным движителем в виде вёсел, которые повторяли гребные движения ног утки. Лодка в течение лета 1790 г. курсировала между Филадельфией и Берлингтоном, перевозя до 30 пассажиров.

Пароход Фитча 1790 г.

Первый пароход, который успешно использовался, был создан Робертом Фултоном в 1807 г. Он совершал рейсы по реке Гудзон от Нью-Йорка до Олбани со скоростью около 5 узлов (9 км/ч).

Устройство парохода

У пароходов гребной винт устанавливается на одном валу с паровой машиной. У пароходов с турбиной гребной винт приводится в основном через редуктор или через электрическую передачу.

Опытное судно Чарлза Парсонса «Турбиния» (в музее)

В 1894 г. Чарльз Парсонс построил опытное судно «Турбиния» с приводом от паровой турбины. Испытания были успешными: судно развило рекордную скорость в 60 км/ч. С тех пор паровые турбины стали устанавливаться на многих быстроходных судах.

Самые известные пароходы в истории

«Амазонка»

Крупнейшим деревянным пароходом всех времён была «Амазонка» (Англия), созданная в 1851 г. Длина её корпуса составляла 91 м. Судно погибло при пожаре в 1852 г.

«Титаник»

14 апреля 1912 г. «Титаник», являвшийся крупнейшим в мире пассажирским пароходом того времени, во время своего первого путешествия столкнулся с айсбергом в Атлантическом океане и затонул в течение 2 часов 40 минут.

«Скибладнер»

Самым старым в мире пароходом, всё ещё находящимся в эксплуатации, является норвежский колёсный пароход «Скибладнер», построенный в 1856 г. Он ходит по озеру Мьёса.

Пароходы в России

Первый пароход в России был построен на заводе Чарльза Берда в 1815 г. Он совершал рейсы между Санкт-Петербургом и Кронштадтом.

Чарльз (Карл Николаевич) Берд (1766-1843) – русский инженер и бизнесмен шотландского происхождения, первый строитель пароходов на Неве.

Мемориальная доска, установленная на заводе Берда

Он родился в Шотландии и приехал в Россию в 1786 г. Был энергичным и образованным инженером. Сумел организовать завод, который со временем превратился в одно из лучших литейно-механических предприятий. На нём изготавливали печи для сахарных заводов, коленчатые валы, лопасти и паровые машины. На этом заводе и был сооружён первый в России пароход, получивший название «пароход Берда». Со временем завод вошёл в состав «Адмиралтейских верфей».

Привилегию на постройку пароходов Берд получил с большим трудом. Сначала она была предоставлена императором Александром I в 1813 г. американскому изобретателю паровой машины Роберту Фултону. Но он не выполнил основного условия договора – в течение 3 лет не ввёл в строй ни одного судна. Этот контракт и достался Берду.

В те годы пароходы называли на английский манер «стимбот» или «пироскаф». Так вот первый русский пироскаф «Елизавета» был построен в 1815 г. на заводе Чарльза Берда и спущен на воду при большом стечении народа и в присутствии членов царской семьи в пруду Таврического дворца. Корабль продемонстрировал хорошие ходовые качества.

Как выглядел первый русский пароход?

Первый русский пароход "Елизавета"

Пароход имел длину 18,3 м, ширину 4,57 м и осадку 0,61 м. В трюме судна была установлена балансирная паровая машина Джеймса Уатта мощностью в 4 л. с. и частотой вращения вала 40 об./мин. Машина приводила в действие бортовые колёса диаметром 2,4 м и шириной 1,2 м, имевшие по шесть лопастей. Однотопочный паровой котёл отапливался дровами.

Над палубой судна возвышалась кирпичная дымовая труба, которую последствии заменили на металлическую высотой 7,62 м. Труба могла нести на себе парус при попутном ветре. Скорость парохода 10,7 км/час (5,8 узла).

Первый регулярный рейс «Елизаветы» состоялся 3 ноября 1815 г. по маршруту Санкт-Петербург – Кронштадт. В пути пароход провёл 3 часа 15 минут, средняя скорость составила 9,3 км/час. Обратный рейс из-за ухудшения погоды занял 5 часов 22 минуты.

П.И. Рикорд

А вот впервые назвал паровое судно «пароходом» в 1815 г. Пётр Иванович Рикорд (1776-1855) – российский адмирал, путешественник, учёный, дипломат, писатель, кораблестроитель, государственный и общественный деятель. Он же и описал подробно этот первый рейс и само судно в журнале 1815 г.

Ещё немного о Чарльзе Берде и пароходах в Российской империи

Пароходы Берда занимались пассажирскими и грузовыми перевозками. Использование пароходов было намного удобнее и быстрее, чем парусных судов, поэтому почти все перевозки оказались в руках Берда. В 1816 г. был спущен на воду второй пароход улучшенной конструкции с машинной мощностью 16 л. с. С 1817 г. регулярные пассажирские рейсы стали совершаться по два раза в день.

Берд наладил пароходное сообщение между Петербургом и Ревелем, Ригой и другими городами. Он владел речным пароходостроением по всей России, имел право на монопольное строительство судов для Волги – частные лица без разрешения Берда не могли строить свои пароходы. Устроителем первого на Волге парохода был Все́волод Андре́евич Все́воложский (1769-1836) – астраханский вице-губернатор, действительный камергер, отставной гвардии ротмистр, статский советник.

Д. Доу «Портрет В.А. Всеволожского» (1820-е годы)

Исключительная императорская привилегия принадлежала Берду до 1843 г.: только этот завод занимался строительством и эксплуатацией паровых судов в России.

Пароходы в России строились до 1959 г.

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

Началом применения паровых двигателей "на воде" был 1707 год, когда французский физик Дени Папен сконструировал первую лодку с паровым двигателем и гребными колесами. Предположительно после успешного испытания ее сломали лодочники, испугавшиеся конкуренции.

Через 30 лет англичанин Джонатан Халлс изобрел паровой буксир. Э ксперимент закончился неудачно: двигатель оказался тяжелым и буксир затонул.

В 1802 году шотландец Уильям Саймингтон продемонстрировал пароход «Шарлотта Дундас».

Широкое использование паровых машин на судах началось в 1807 году с рейсов пассажирского парохода «Клермонт», построенного американцем Робертом Фултоном. С 1790-х годов Фултон занялся проблемой использования пара для приведения в движение кораблей. В 1809 году Фултон запатентовал конструкцию «Клермонта» и вошел в историю как изобретатель парохода. Газеты писали, что многие лодочники в ужасе закрывали глаза, когда «чудовище Фултона», изрыгающее огонь и дым, двигалось по Гудзону против ветра и течения.

"Клермонт"

Уже через десять-пятнадцать лет после изобретения Р. Фултона пароходы серьезно потеснили парусные суда. В 1813 г. в Питтсбурге в США 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.

Речной пароход США (1810-1830гг.)

К 1815 г. в Англии на р. Клайд (Глазго) работало уже 10 пароходов и семь или восемь на р. Темзе. В том же году был построен первый морской пароход "Argyle", который 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.

Первое паровое судно Европы "Comet" 1812г.

В 1813 г. Фултон обратился к русскому правительству с просьбой предоставить ему привилегию на постройку изобретенного им парохода и употребление его на реках Российской империи. Однако в России пароходов Фултон не создал . В 1815 г. он скончался, а в 1816 г. выданная ему привилегия была аннулирована.

Начало 19 века и в России отмечается строительством первых судов с паровыми машинами. В 1815 году владельцем механико-литейного завода в Петербурге Карлом Бердом был построен первый колесный пароход "Елизавета". На деревянную "тихвинку" была установлена изготовленная на заводе паровая машина Уатта мощностью 4 л. с. и паровой котел, приводившие в действие бортовые колеса. Машина делала 40 оборотов в минуту. После успешных испытаний на Неве и перехода из Петербурга в Кронштадт пароход совершал рейсы на линии Петербург - Кронштадт. Этот путь пароход проходил за 5 ч 20 мин со средней скоростью около 9,3 км/ч.

Российский пароход завода Берда.
Началось строительство пароходов и на других реках России.

Первый пароход в Волжском бассейне появился на Каме в июне 1816 г. Его построил Пожвинский чугунолитейный и железоделательный завод В. А. Всеволожского. Имея мощность 24 л. с., пароход совершил несколько опытных рейсов по Каме.

К 20-м годам 19 века в Черноморском бассейне был всего лишь один пароход - «Везувий» , не считая примитивного парохода «Пчелка» мощностью 25 л.с., построенного киевскими крепостными крестьянами, который через два года был проведен через пороги в Херсон, откуда и совершал рейсы до Николаева.

Крупный сибирский золотопромышленник Мясников,. получивший привилегию на организацию пароходства по оз. Байкал и рекам Оби, Тоболу, Иртышу, Енисею, Лене и их притокам, в марте 1843г. спустил на воду пароход “Император Николай I” мощностью 32 л. с., который в 1844 г. был выведен на Байкал. Вслед за ним был заложен и в 1844 г. закончен постройкой второй пароход мощностью 50 л. с., получивший название “Наследник Цесаревич”, который также был переведен на оз. Байкал, где оба парохода и использовались на перевозках.

В 40-50-е годы 19века пароходы стали регулярно ходить по Неве, Волге, Днепру и другим рекам. К 1850 г. в России было около 100 пароходов.

В 1819 американское парусное почтовое судно "Саванна", дооборудованное паровой машиной и съемными бортовыми колесами вышло из г. Саванна США на Ливерпуль и совершило переход через Атлантику за 24 дня. В качестве двигателя на "Саванне" использовалась одноцилиндровая паровая машина низкого давления, простого действия. Мощность машины составляла 72 л.с., скорость при работе двигателя - 6 узлов (9 км/час). Двигателем пароход ьпользовался не более 85 часов и только в пределах прибрежной зоны.

"Саванна"

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. После возвращения судна в Соединенные Штаты паровой двигатель был демонтирован, а судно до 1822 г. использовалось на линии Нью-Йорк - Саванна

В 1825 г. английский колесный пароход "Энтерпрайз", используя паруса при попутном ветре, выполнил рейс к Индии.

Самый большой колесный пароход в истории флота "Великий восток"

Первый рейс вокруг Европы совершил в 1830-1831 гг. небольшой русский пароход "Нева". 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.

Легендарный гигант "Титаник":

В котельных помещениях судна было установлено 29 паровых котлов - каждый весом в 100 тонн, которые разогревались жаром 162 топок. Угольные печи разогревали воду в котлах, чтобы получить пар. Затем пар подавался на поршневые двигатели. Как только пар попадал в один из четырех цилиндров двигателя, вырабатывалось необходимое усилие для вращения одного из гребных винтов. Лишний или потеряный пар конденсировался в испарителях и полученная вода могла быть возвращена в котлы для повторного нагревания. Изменение количества пара, поданного надвигатели управляло скоростью судна. Дым от топок и выхлопы двигателей выбрасывались через 3 первых трубы. Четвертая труба была фальшивой и использовалась для вентиляции. На "Титанике" все соответствовало последнему слову техники того времени.

Первый военный пароход был построен в США по проекту Р. Фултона в 1815г. Он предназначался для охраны акватории Нью-Йоркского порта и представлял из себя батарейный катемаран. Военные моряки называли его паровым фрегатом, однако Р. Фултон предпочитал называть его паровой батареей и дал 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.

Колесный пароходофрегат "Тамань" 1849г.

Лучшие образцы паровых машин 1870-х годов, предназначенных для нужд военно-морского флота, весили около 20 кг/л.с, а братьям Хересгофф в США удалось создать двигатель мощностью 4 л.с, вес которого вместе с котлом составлял всего 22,65 кг.

Применение паровой машины на подводной лодке откладывалось в течение многих лет. Главной проблемой была подача воздуха для сжигания топлива в топке парового котла при нахождении лодки в подводном положении, т.к. при работе машины расходовалось топливо и изменялась масса подводной лодки, а она должна быть постоянно готовой к погружению. Несмотря на препятствия в истории изобретательства подводных кораблей было много попыток построить подводную лодку, снабженную паровым двигателем.

Проект подводной лодки с паровой машиной первым разработал в 1795 г. французский революционер Арман Мезьер, но ему не удалось осуществить его.

В 1815 году Роберт Фултон построил в Нью-Йорке большое подводное судно, снабженное мощной паровой турбиной, длиной восемьдесят футов и шириной двадцать два фута с экипажем в 100 человек. Однако Фултон умер до того, как "Mute" был спущен на воду, и эта подводная лодка пошла на слом.
Построить подводный корабль удалось в 1846 г. соотечественнику Армана Мезьера доктору Просперу Пейерну . В подлодке, названной "Гидростатом" , пар к машине поступал от котла, в герметически закрытой топке которого сжигались специально приготовленное топливо - спрессованные брикеты селитры с углем, при горении выделявшие необходимый для горения кислород. Одновременно в топку подавалась вода. Водяной пар и продукты сгорания топлива направлялись в паровую машину, откуда, совершив работу, отводились за борт через невозвратный клапан. Однако и этот проект оказался неудачным.

Неудача Пейерна не отпугнула последователей. Уже в 1851 г. американец Лоднер Филиппс построил ПЛ с паровой машинной установкой. Но довести дело до конца изобретатель не успел. При одном из погружений на озере Эри ПЛ превысила допустимую глубину и была раздавлена, похоронив на дне озера экипаж вместе с Филиппсом.

Летом 1866 г. была создана подводная лодка талантливого русского изобретателя И. Ф. Александровского. Она испытывалась в течение нескольких лет в Кронштадте. Было вынесено решение о ее непригодности ее для военных целей и нецелесообразности проведения дальнейших работ по устранению недостатков.

Другие страницы по теме « Паровые двигатели »

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 , 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 . 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 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 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 , 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 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 , 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 , конструкции самого изобретателя.