Откуда что пошло на флоте. Рождение парового судна
Человечество постоянно искало альтернативу веслам и парусам для приведения судна в движение. Поэтому идея гребного колеса не явилась детищем XIX века. Еще в древности пробовали устанавливать по бортам судна деревянные колеса с лопастями, приводимые в движение быками, ходившими на вороте. Наиболее ранние попытки в этом направлении отмечены у китайцев. Изображение подобного судна найдено археологом Мак-Грегором (Archibald Gordon MacGregor; 1894–1986) в одном из старинных китайских сочинений.
Первое упоминание в Европе о гребных колесах как средстве передвижения судов происходит из изданного в XV веке военного трактата IV или V веков «О военных делах»: «Военный корабль, пригодный для морских сражений, который из-за своих огромных размеров и человеческой слабости как бы не мог управляться руками людей. В его корпусе, или полой внутренности, волы, впряженные попарно в шпили, вращают колеса, прикрепленные к бортам судна; весла, выступающие над окружностью или изогнутой поверхностью колес, бьют воду своими ударами, как лопасти весел, когда колеса вращаются, работают с удивительным и изобретательным эффектом, их действие приводит к быстрому движению. Этот военный корабль, более того, из-за своей собственной массы и из-за механизмов, работающих внутри него, вступает в бой с такой сокрушительной силой, что он легко разрушает и уничтожает все вражеские военные корабли, приближающиеся на близкое расстояние». Документ, будучи адресованным римскому императору в виде докладной записки, был «положен под сукно» чиновниками, где и пролежал в полной безвестности вплоть до первого издания более чем 1000 лет спустя.
Со второй половины XVI века в летописях изобретений встречаются постоянные сведения о разного рода опытах по установке на суда колесных движителей, приводимых в действие либо людьми, либо ветром, либо, наконец, паром. Первая исторически отмеченная попытка применения паровой машины для движения судна относится к 1543 году. Испанский моряк капитан военно-морского флота Бласко-де-Гарай (Blasco de Garay; 1500–1552) предложил императору Священной Римской империи Карлу V (Carolus V; 1500–1558, он же испанский король Карлос I) построить судно, которое с помощью машины может ходить по тихой воде без весел и парусов.
Несмотря на противодействие со стороны судовладельцев и угрозы церкви1, император приказал установить эту машину на судно «Тринидад» в 200 т и лично присутствовал на испытаниях его в Барселоне при стечении множества народа и моряков, привлеченных необычностью зрелища. Испытание оказалось удачным, особенно удивила та легкость, с которой судно делало повороты. Назначенная Карлом V комиссия сообщила, что судно совершает 8 верст в час.
1 Дьявол и пар. Образцом мракобесия, царившего в Испании той эпохи, может служить тот факт, что во избежание обвинений со стороны инквизиции в сношениях с дьяволом осторожный Бласко-де-Гарай наполнил котел своего парохода освященной водой из ближайшего монастыря, чтобы успокоить фанатичных монахов. Однако, несмотря на покровительство императора, он все-таки не избежал преследования инквизиции – святые отцы возбудили против Бласко дело о колдовстве, и перепуганный изобретатель собственноручно разломал машину на мелкие кусочки.
Сути своего изобретения испанец не открыл никому, даже императору. По описанию очевидцев можно судить, что движитель состоял из большого котла с кипящей водой, двух колес по бортам судна на оси, поставленной поперек палубы и механизма с приводами на каждое колесо. Император повысил чин изобретателя на один ранг, подарил ему 200 тыс. мараведи (испанский реал равен 34 мараведи), приказал оплатить расходы из казны и оказал ему много других милостей, но на этом дело и кончилось. Хотя все говорило о том, что данное изобретение крайне полезно и может быть внедрено на военных кораблях Испании, но… в дело вмешался главный казначей Раваго. По его мнению, машина должна быть весьма сложна и стоила бы очень дорого. Кроме того, всегда оставалась опасность взрыва котла. А потому он отсоветовал внедрять паровую машину на кораблях флота Испании. Не изменило ситуацию и то, что другие члены комиссии подтвердили – судно лавировало с такой же скоростью, как галера, маневрирующая обычным способом, и проходило не менее лиги в час.
Впрочем, прохладное отношение финансиста к изобретению в первую очередь можно объяснить тем, что паровая машина у Бласко-де-Гарая явно была открытого типа, и топлива потребляла столько, что проще гребцов посадить за весла, больше груза перевезти получится, и куда дешевле. И вообще до Уайта, додумавшего отработанный пар пускать не в атмосферу, а обратно в котел, лучше было даже не думать об их установке на кораблях. Но до Уайта паровая машина прошла длинный путь: в 1680 году французский физик Дени Папен (Denis Papin; 1647–1712) изобретает паровой котел с предохранительным клапаном, а спустя десять лет он описывает замкнутый термодинамический цикл пароатмосферного двигателя, но ему не удается создать работоспособный механизм. Впрочем, идея не совсем его – в Германии считающийся одним из самых всеобъемлющих гениев за всю историю человечества Го́тфрид Ви́льгельм Ле́йбниц (Gottfried Wilhelm von Leibniz; 1646–1716) буквально рассыпал поистине гениальные идеи, совсем не заботясь о том, припишут их ему или другим. Как стало известно из переписки Лейбница с Дени Папеном (изданной Герландом), именно он подсказал французу основную идею паровой машины: применение цилиндра и поршня. Вскоре после этого англичане Томас Севери (Thomas Severi; 1650–1715) и Томас Ньюкомен (Thomas Newcomen) изобрели подобные же машины.
В 1736 году англичанин Джонатан Халлас (Jonathan Hulls; 1699–1758) спроектировал буксир с гребным колесом в корме, приводимым в движение через систему ремней паровой машиной Ньюкомена2 для передвижения парусных судов в штилевую погоду.
2 Ньюкомен Томас (Thomas Newcomen; 1663–1728) – известный английский изобретатель, кузнец по профессии. Сконструировал паровую машину (1705 г.), получившую довольно широкое распространение в промышленности начала XIX века. В его машине рабочий ход осуществлялся не высоким давлением пара, а вакуумом, образующимся после впрыска воды. Из-за громоздкости и неравномерного хода потребляла много топлива, имела низкий КПД, в связи с чем использовалась в узкоспециализированых целях.
Проект Халласа был более удачным, чем прежние, но из-за несовершенства машины практического применения не получил. Мало того, как это часто бывало в истории, творение Халласа не получило и широкой известности. Тем не менее ему выдали самый первый патент на паровое судно, озаглавленный «Описание и тяга новоизобретенной машины для вывода судов из любой гавани, порта или реки или захода в них против ветра, прилива или в штиль».
На рисунке из патента изображен, по сути дела, паровой буксир, ведущий за собой трехмачтовый парусный корабль против ветра. На корме парохода – гребное колесо с шестью лопастями-плицами, показана канатная передача на его вал. Джонатан Халлас не продолжил свою работу в области паровой энергетики, и единственный другой патент, на который он когда-либо подавал заявку, был получен в 1753 году на хитроумный прибор для обнаружения фальшивых монет. Он умер в нищете всего пять лет спустя в своем доме в Кэмпдене, графство Глостершир.