Первый российский пароход, первый пароход, пересекший Атлантику, первый военный пароход.

Однако, вплоть до 1838 г., несмотря на очевидную экономическую целесообразность, в Европе господствовало мнение о неспособности пароходов обеспечить рентабельность грузоперевозок при загрузке углем для перехода на значительное расстояние.

Первые морские рейсы выявили следующие основные недостатки колесного привода пароходов:

- ограничение допустимой разницы между водоизмещением судна порожнём и в грузу из-за изменения эффективности гребного колеса в зависимости от осадки;

- взаимосвязь работоспособности гребных колес с погодными условиями, а именно: потерю управляемости при бортовой качке и резкое увеличение сопротивления движению судна при встречном ветре;

- прямую зависимость КПД гребного колеса от его диаметра, что предопределяет его низкую частоту вращения и, соответственно, низкую скорость движения судна.

Указанные недостатки особенно явно проявились в первом рейсе вокруг Европы, совершенном в 1830-1831 гг. небольшим русским пароходом "Нева" (225 т., 2x40 л.с.). Выйдя 17 августа 1830 года из Кронштадта, "Нева" прибыла в Одессу 4 марта 1831 г., затратив на рейс 199 суток. Длительность рейса объяснялась продолжительными стоянками в портах из-за сильных зимних штормов.

Частые поломки паровых двигателей и котлов и плохая управляемость пароходов на волнении надолго сохранили на них вспомогательную, а иногда и полную парусность и сформировали у морской администрации мнение об исключительно вспомогательном назначении парового флота, пригодном для использования только в качестве речных пароходов, буксиров и паромов. Однако паровое движение, позволяющее кардинально сократить экипаж занятый парусным управлением судна, привлекло к пароходостроению лучших инженеров Европы и США.

"Великий Запад", Первый линейный трансатлантический пароход. ("Great Western", 1838), 1350 т.

В 1835 преподобный Дионис Лэрднер (Dionysius Lardner, UK), объявивший себе экспертом энциклопедистом, опубликовал свою теоретическую работу, в которой доказывалось, что максимальная дальность плавания океанского парохода не может превышать 2500 миль, т.к. по мере увеличения запасов топлива растет расход угля на движение парохода, а океанская волна попросту сломает тяжело груженное деревянное судно при его соответствующей длине.

В 1836 г. эту точку зрения опроверг американский адвокат Джуниус Смит (Junius Smith), наблюдавший в свое время отплытие "Саванны" в Ливерпуль. Он доказал, что грузоподъемность судна, в том числе и запасов угля, растет пропорционально кубу, а расход угля пропорционально квадрату длины судна, сделав вывод, что для трансатлантических пароходов необходимо просто немного увеличить размеры строящихся в то время океанских парусников.

Самым большим колесным пароходом в истории флота стал "Великий восток" ("Great Eastern"), заложенный в Англии в 1854 и спущенный на воду в 1859, через год после смерти его создателя И. К. Брунеля. Длина судна составляла - 680 ft/207 м, ширина - 83 ft/25 м, осадка - 58 ft/18 м, высота надводной части - 28 ft/8,5 м, водоизмещение - 24000 т. Первоначальная сметная стоимость судна составляла £500 000, но заказчик - компания "Австралийские линии", потребовала снизить ее до £377 000. Судно строилось для грузоперевозок между Австралией и Великобританией и позволяло обеспечить транспортировку 4000 человек без захода в порты для пополнения запасов угля, продовольствия и воды.

Двигатель, 225-250 л.с., диаметр цилиндра 30"/76,2 см, 1834 г.

В состав силовой установки входили четыре паровых двигателя с цилиндрами диаметром 74 дюйма/187 см и ходом поршня 14 ft/426 см. Общая поверхность нагрева паровых котлов составляла 44000 кв.ft/~4100 кв.м. В качестве ходового привода использовались гребные колеса диаметром 56 ft/57 м. При этом, в качестве резервного способа движения судна использовался гребной винт. Средняя скорость парохода при номинальной мощности СЭУ 10 000 л.с./7360 кВт составляла 16,5 узлов (30 км/час).

Однако низкая эффективность топливоиспользования делала пароход мало рентабельным для грузопассажирских перевозок и единственное, что спасло судовладельца от финансового краха - это то, что "Великий Восток" оказался единственным судном, способным принять на борт груз в 5000 т, обеспечив тем самым прокладку в 1865 г. первой трансатлантической телеграфной линии в 2700 миль.

"Лошадиная сила" двигателя была определена Джеймс Уаттом как максимально доступная Лондонскому тяжеловозу мощность, которую он мог развивать в течение восьми часов в день. Учитывая, что мощность средней лошади не превышала двух третей мощности тяжеловоза, а паровая машина работает 24 часа в сутки, для выполнения полезной работы парохода "Great Eastern" потребовалось бы 45 000 лошадей, что было совместимо по численности со всей кавалерией Великобритании.

Первые пароходы сразу привлекли внимание военных моряков. Парусная, т.е. ветровая, энергетика давала кораблю неограниченную дальность плавания, но не гарантировала скорости и маневренности при ведении морского боя, что и обусловило столь долгое применение галер на военном флоте.

Колесный пароходофрегат "Тамань", 1849 г.

Установка паровой машины решала задачу обеспечения маневренности, но при этом возникала проблема выбора сочетания трех основных боевых элементов военного корабля: средств нападения, защиты и движения. Громоздкость первых промышленных конструкций паровых котлов и двигателей в сочетании с уязвимостью гребных колес, сдерживали широкое внедрение пароходов на военный флот до второй половины XIX в.

Первый военный пароход был построен в США по проекту Р. Фултона в 1815 г. Пароход предназначался для охраны акватории Нью-йоркского порта и представлял из себя батарейный катамаран. Военные моряки называли его паровым фрегатом (Steam Frigate), однако Р. Фултон предпочитал называть его паровой батарей (Steam Battery) и предложил дать ему имя "Demologos" ("Глас народа"). В 1829 г. пароход взорвался на рейде Нью-Йорка из за неосторожного обращения матросов с огнем. В России первый пароходофрегат "Богатырь", ставший предтечей крейсеров, был построен в 1836 г.

Военные флотоводцы долго не признавали паровые суда, в корне менявшие установленную веками тактику ведения морского боя, в котором победа достигалась исключительно личным мужеством и физической силой матросов. Для нового флота требовались технически образованные офицеры, систематическая подготовка которых началась лишь после издания в 1863 г. книги адмирала Г. И. Бутакова - “Новые основания пароходной тактики”, переведенной впоследствии на французский, английский и испанский языки.

Первый в истории флота бой паровых судов произошел 5 ноября 1853 г. 11-пушечный пароходофрегат «Владимир», находившийся под командованием капитан-лейтенанта Г.И. Бутакова, атаковал 10 пушечный турецко-египетский пароход «Перваз-Бахри», который сдался после трехчасового боя.

Совершенствование паровых машин, создание «компаунд-машин»

Конструкция паровых машин совершенствовали многочисленные изобретатели. В 1779 г. англичанин Васбор получил патент на одноцилиндровую пароатмосферную машину с кривошипно-шатунным механизмом и маховиком для преобразования возвратно-поступательного движения поршня в равномерное вращение коленчатого вала.

В одноцилиндровой машине невозможно полностью использовать энергию пара. Неиспользованной энергии могло бы хватить на выполнение добавочной работы. Расход пара, а значит и топлива в этом случае был настолько велик, что первые пароходы можно смело называть углевозами для собственного потребления.

В 1781 г. англичанин Д.Горнблоуэр предложил выполнить расширение пара в двух последовательно соединенных цилиндрах, что дает более полное расширение пара и повысит эффективность работы машины.

Предложение Д.Горнблоуэра реализовал в 1804 г. англичанин Артур Вульф. Он построил двухцилиндровую паровую машину, у которой глубокое расширение пара завершилось во втором цилиндре большего диаметра, такая паровая машина получила наименование «компаунд-машина».

Большой вклад во внедрение «компаунд-машин» на судах внес главный механик судостроительного завода в Нижнем Новгороде Калашников, создавший более 60-ти оригинальных конструкций паровых машин. Его труд «Записки конструктора» и «Атлас пароходных машин Волжского бассейна», изданный в 1896 г., стал серьезным пособием для судостроителей.