СОЗДАНИЕ ПАРОВОГО ВОДНОГО ТРАНСПОРТА

Парусные морские суда весьма долго удерживали свое господство. По существу, строительство большегрузных торговых парусников продолжалось вплоть до конца XIX столетия, а коммерческая эксплуатация некоторых из них длилась до 20-х годов нашего столетия. Так, еще в 1902 г. в Гамбурге было спущено на воду пятимачтовое парусное судно «Пруссия» с металлическим корпусом, его скорость хода достигала 17 узлов. На судне имелась и паровая машина, но малой мощности, предназначенная для подъема якорей и для привода в действие грузовых лебедок. Эксплуатация знаменитого клиппера «Катти Сарк» продолжалась до сентября 1922 г.

Однако парусный флот не мог удовлетворить потребности крупной машинной индустрии. Необходимы были новые средства передвижения как на морях и океанах, так и на речных водных путях. «Пар, - указывал Ф. Энгельс, - не только произвел революцию в средствах сообщения на суше, он придал им новый облик и на воде» (Маркс К., Энгельс Ф. Соч., т. 2, с. 256).

Идея использовать силу пара для движения гребных водоходных судов принадлежит французскому ученому Саломону де Ко, который писал об этом в своей книге «Причины движущих сил» (1615 г.). Известный физик и изобретатель Дени Папен в 1690 г. указал на возможность применения пароатмосферной машины для вращения гребных колес судов. В 1708 г. он представил свой проект Лондонскому Королевскому обществу, действительным членом которого являлся. Однако проект не был осуществлен. Несовершенство двигателей стало основным тормозом на пути к механизации судна. Даже несмотря на то, что в 1753 г. Французская академия наук объявила конкурс, в котором приняли участие видные ученые (Бернулли, Эйлер, Готье и др.), проблема тогда решена не была.

В конце XVIII в. было предпринято много попыток создать паровой водный транспорт. Первые успешные работы по созданию парового судна были проведены во Франции. С 1778 г. маркиз Клод де Жоффруа д'Аббан проводил серию опытов, завершившихся постройкой парового судна «Пироскаф» (водоизмещением 182 т), которое могло в течение часа подниматься против течения по р. Соне возле Лиона.

Во Франции, кроме Жоффруа, над этой проблемой работал Ж. Перье (1775 г.), в Англии - П. Миллер и В. Саймингтон (1778 г.), в США - Д. Фитч (1795 г.), Д. Рамси (1787 г.).

Однако добиться полного успеха смог только Р. Фультон, который был знаком с работами других изобретателей паровых судов, в частности, он побывал на пароходе «Ш. Дундас», построенном Саймингтоном. Ирландец по национальности, талантливый самоучка, Р. Фультон построил во Франции свой работоспособный, хотя и еще недостаточно совершенный пароход (1803 г.). Пароход мог плыть против течения до полутора часов, скорость его при движении по течению равнялась 5 км/ч.

Роберт Фулътон (1765-1815 гг.)

Пароход Фультона был создан как раз в то время, когда нужда в нем во Франции была огромна ввиду английского господства на морях. Он давал возможность со временем оснастить французский флот судами, принципиально более совершенными, чем у противника. Однако Наполеон I не смог отказаться от устаревших представлений о развитии водного транспорта и оценить возможности пароходов. Примечательно, что он не оценил и преимуществ воздушной разведки во время войны (с аэростата), хотя такие примеры уже были, и ликвидировал существовавший до него во французской армии отдел воздухоплавания. Вообще в наполеоновский период никаких принцщщалъных совершенствований в военной технике произведено не было. Кстати, в Англии владельцы каналов, несмотря на первые успешные опыты, тоже отказались от услуг Саймингтона в проектировании и постройке пароходов, так как сочли, что волны, образуемые лопастями гребного колеса, могут разрушить берега каналов. Так технический прогресс тормозился людской косностью и невозможностью отказаться от привычных житейских представлений о развитии техники.

Потерпев неудачу во Франции, Р. Фультон переехал в Америку и, попав в благоприятные условия Соединенных Штатов Америки с их обилием водных путей и недостатком сухопутных дорог, с большой территорией и разбросанным на ней населением, смог успешно доработать первый вариант своего парохода. Уже в 1807 г. он построил новый пароход, названный «Клермонт» [10]. Успеху способствовало то, что Фультон не стал сам делать двигатель, а заказал его в Бирмингеме у фирмы Болтон и Уатт, которая имела тогда наибольший опыт по созданию паровых двигателей.

Чертеж парохода, построенного по проекту Р. Фультона

Длина судна была равна 43 м, тоннаж 15 т, мощность парового двигателя 20 л. с. Свой первый рейс «Клермонт» совершил по Гудзону из Нью-Йорка в Олбани (278 км) при встречном ветре и течении за 32 ч, при работе только парового двигателя. После первых рейсов Фультон и его компаньон Ливингстон усовершенствовали конструкцию своего парохода и наладили регулярное пароходное сообщение по Гудзону. Их успех поколебал скептицизм в отношении к пароходам и привел к необычайно быстрому прогрессу в масштабах строительства паровых судов. Уже к 1840 г. только на Миссисипи и ее притоках курсировало свыше тысячи пароходов.

Успеху Р. Фультона очень способствовало сотрудничество с предпринимателем Ливингстоном, который, не разбираясь в технических деталях, был весьма искушен в деловой стороне и смог заинтересовать во внедрении нового транспорта других промышленников.

Успех пароходостроения в Америке вызвал интерес и в других странах. В Англии в 1811 г. на р. Клайд был построен первый пароход. В 1836 г. в английских портах их насчитывалось более 500.

В России паровым судоходством начали интересоваться под влиянием выступлений журналиста и литератора П. П. Свиньина, который на протяжении нескольких лет (с 1811 по 1813 г.) исполнял должность секретаря русского генерального консула в Филадельфии. Он знал Фультона, видел испытание его парохода. Свои впечатления Свиньин публиковал в русском журнале «Сын отечества» [11].

Р. Фультон предпринимал шаги к организации парового судоходства в России. В ноябре 1811 г. он обратился через американское посольство в Петербурге к русскому правительству с предложением о выдаче ему привилегии на 20-летнее монопольное право использовать пароходы на реках страны. 10 декабря 1813 г. был подписан царский указ о выдаче Фультону привилегии на введение в России пароходов. В указе о привилегии Фультону, в частности, говорилось: «В случае, если бы Фультон сам или поверенные его в течение первых лет не успели ввести в употребление в России хотя одного такого судна, данная привилегия остается недействительною» [6]. Однако до февраля 1815 г., когда Фультон скончался, не было спущено ни одного парохода.

Схема машинной части парохода Р. Фультона 'Клермонт'

Начало пароходства в России относится к 1815 г., когда на машиностроительном заводе К. Н. Берда был сооружен первый пароход «Елизавета». 3 ноября 1815 г. он открыл регулярные рейсы между Петербургом и Кронштадтом, развивая скорость 9,5 км/ч. В 1816 г. был построен второй пароход. Почти одновременно начали строить суда на Пермских заводах В. А. Всеволжского. Работы велись под руководством видного горного инженера П. Г. Соболевского. Испытания первого парового судна были проведены в 1816 г. на р. Каме. К июлю 1817 г. на заводах Всеволжского имелось уже два «паровых бота». Первый рейс эти суда совершали от Пожевской речной пристани по р. Каме, вошли в Волгу и доплыли до Казани. В 1818 г. работы были прекращены, так как еще в 1817 г. Берд добился монопольного права на паровое судоходство в России, что в известной степени затормозило развитие водного транспорта.

С применением парового двигателя в судоходстве начался процесс создания мощного морского торгового, пассажирского и военного транспорта. Морской транспорт является важнейшим средством завоевания мирового рынка и эксплуатации народов самых отдаленных областей земного шара.

Вслед за изобретением речного парохода делались попытки технически усовершенствовать все виды морского транспорта. Уже в 1819 г. на известной трансатлантической линии из Америки в Европу появился первый пароход «Саванна», доставивший груз хлопка из США в Англию. Пароход находился в пути 26 дней. В том же 1819 г. «Саванна» пришла в Петербургский порт, это был первый иностранный пароход, посетивший Россию. Совершались пароходные рейсы и по других океанам. В 1825 г. английский пароход «Энтерпрайз» благополучно проплыл из Лондона в Калькутту за 113 дней. В 1829 г. голландский пароход «Кюрасао» за 32 дня прибыл из Голландии в Вест-Индию.

Однако океанское пароходство до 40-х годов XIX в. развивалось сравнительно медленно. Только после коренного изменения конструкции пароходов и движителей, а также после перехода к новым строительным материалам для морского флота сделались доступными даже самые отдаленные пункты земного шара.

Величайшее значение для усовершенствования морского флота имел переход к строительству железных и стальных корпусов пароходов. Первое судно с металлической обшивкой (баржа «Испытание») появилось в Англии в 1787 г., а в 1822 г. было построено металлическое паровое судно («Аарон Мэнби»), совершавшее рейсы из Лондона в Гавр. Первые металлические паровые суда обладали, разумеется, определенными недостатками, но внесли свой вклад в опыт такого строительства. Массовое использование металла в судостроении относится к 40-м годам XIX в.

Примерно к этому времени относятся и изменения в движителе. Недостатки гребных колес были очевидны - при плавании судов в открытом море при значительном волнении они относительно легко выходили из строя и были очень уязвимы во время военных столкновений. Первые попытки избавиться от этих недостатков состояли в изменении местоположения гребных колес, которые раньше располагались по бортам (вне судна). Колесо убрали внутрь корпуса (Фультон, 1814 г.), но это было недостаточно эффективное решение.

Необходимость в совершенствовании транспорта привлекла к себе внимание ученых разных стран. Крупнейший математик XVIII в. Л. Эйлер в одной из своих работ решал проблему наиболее рационального размещения мачт на кораблях. В конце века появились теоретические работы Л. Эйлера, Д. Бернулли по теории равновесия, устойчивости кораблей, их форме и т. п. В 1798 г. инженер Шепмен издал труд, который сейчас назвали бы справочником по кораблестроению. Преимущества гребного винта тоже сначала были обоснованы теоретически (Эйлер, Бернулли). Однако практически идея использования гребного винта во флоте была реализована гораздо позже, причем от первых опытов их применения до полного распространения проходили целые десятилетия. Так, патент на гребной винт был взят И. Ресселем в 1827 г., в 1828 г. - фирмой Маляр (Франция), в 1829 г. - англичанином К. Гуммером, позже над конструкцией винтов работали Ф. Смит (в Англии), Соваж (во Франции), Д. Эриксон (в Швеции и затем в США) и др. Однако оставалось еще немало технических затруднений, которые необходимо было решить. Одним из них был выбор материала для винта. Первый деревянный винт Ф. П. Смита после испытаний был наполовину разрушен. В 1838 г. винтовой пароход «Архимед» конструкции Смита совершил успешное плавание, и лишь в 1843 г. винтовой пароход «Грейтбритн» переплыл Атлантику (это судно было уже металлическим).

Гребной винт оказался гораздо экономичнее по сравнению с гребным колесом, которое постоянно работало в различных режимах, связанных с разным уровнем его погружения в воду. Особенно это ощущалось при сильном волнении, но, кроме того, влияла также меняющаяся осадка судна. Гребной винт работает в более благоприятных условиях, стойкость его гораздо выше, что и предопределило постепенный переход к винтовому судостроению. Последний рейс колесного океанского парохода произошел в 1874 г. , хотя на внутренних водах такие пароходы сохранились и до наших дней. На первых же порах предпочитали компромиссное решение - пароход оснащали и винтом, и колесами, и парусами. Например, пароход «Великий Восточный» [12], построенный в Англии в 1858 г., помимо парусной оснастки, имел четыре двигателя, был оснащен гребными колесами и винтами, причем скорость корабля при совместной работе винтов и колес поднималась до 15 узлов, а при работе только гребных колес составляла 7,25 узлов. «Великий Восточный» пересекал Атлантику за 11 дней (первый пароход «Саванна» проделал этот путь за 26, а парусник затрачивал свыше 40 дней). Мощность парового двигателя, приводившего в движение гребные винты, составляла 4886 л. с., колес 3411 л. с. Пароход мог перевозить до четырех тысяч пассажиров и в сутки сжигал около 300 т каменного угля. Для сравнения напомним, что мощность паровой машины па «Клермонте» Фультона была равна всего 20 л. с.

Следовательно, технически в 60-х годах XIX в. можно было построить судно любой разумной мощности, однако экономическая эффективность таких судов была невелика. Достаточно сказать, что эксплуатация «Великого Восточного» не принесла прибылей, и после неудачных попыток найти ему применение корабль разобрали. Необходимо было не увеличивать механически мощность двигателей и объемы кораблей, а совершенствовать их конструкцию.

Улучшение качества парового котла позволило создать двигатель сначала двойного, а затем тройного расширения. Двойное расширение пара увеличило экономичность котла, так как при одинарном расширении отработавший в цилиндре пар выпускался в атмосферу, теперь же он направлялся во второй цилиндр большего диаметра, где снова расширялся, производя полезную работу. Важным усовершенствованием было введение конденсатора. До этого непрерывное пополнение котлов новой водой, иногда морской, вызывало образование значительной накипи, что ухудшало рабочие характеристики котла. Сконденсированная же из пара вода была дистиллированной, цикл работы пара становился замкнутым, параметры котла - практически стабильными. Появилась возможность дополнительно повысить давление в котлах. С 1868 г., взамен коробчатых, стали устанавливать цилиндрические котлы, выдерживающие давление до 16 ат и имевшие более высокий коэффициент полезного действия. Повышение давления дало возможность использовать на судах паровые машины тройного расширения (с 1881 г.).

Вторая половина XIX в.- время стремительного совершенствования парового судостроения. Ф. Энгельс в своем классическом произведении «Анти-Дюринг», отмечая прогресс морского (прежде всего военного) флота, сравнивал технические характеристики боевых кораблей, наиболее типичных для 50-х и 70-х годов XIX в. На смену двум-, тремпалубным кораблям, вооруженным 50-100 орудиями и передвигавшимся за счет парусного оснащения (слабая паровая машина применялась для вспомогательных работ), пришли бронированные корабли водоизмещением в 8000-9000 т, мощность двигателей которых достигала 8000 л. с. (См.: Маркс К., Энгельс Ф. Соч., т. 20, с. 176) За 20 лет военный флот получил принципиально новое техническое оснащение.

Совершенствование морского флота началось с флота военного, что характерно для капитализма. От совершенства военного флота зависело в значительной степени, какая держава окажется более мощной и в будущем будет владеть колониями и другими рынками сбыта своих товаров. Перестраивался и торговый флот, который тоже оснащался новыми кораблями, построенными с учетом последних достижений науки и техники.

Однако процесс технического перевооружения водного транспорта в рассматриваемый нами период не был закончен. Паровой флот не стал еще полновластным хозяином водных пространств. Наряду с ним существовал и парусный флот, который занимал немалое место в общей системе водного транспорта. В 1871 г. мировой тоннаж парового флота составлял всего 2,4 млн. т, в то время как парусный флот имел тоннаж 15,3 млн. т.