Powrót koła łopatkowego
Wielu uważa, że koło łopatkowe zaczęto wykorzystywać jako urządzenie napędowe statku wraz z pojawieniem się statku parowego, a pierwszym statkiem kołowym, który odbywał regularne rejsy, był parowiec „Clermont” (USA, 1807). O śmigle nie było wtedy mowy – jego sprawne wersje pojawiły się dopiero w drugiej połowie lat 30. XIX wieku.
Jednak pierwsza wzmianka o kole łopatkowym, napędzanym siłą mięśni ludzi lub zwierząt, sięga czasów starożytnych. Na rzymskiej płaskorzeźbie z VI wieku p.n.e. e. statek jest przedstawiony z trzema parami kół łopatkowych napędzanych przez woły.
Statek kołowy z napędem „wół” (ze starożytnej płaskorzeźby rzymskiej)
Według szeregu rękopisów, w 1161 roku zbudowano w Chinach dżonkę wyposażoną w koła łopatkowe napędzane wiatrakiem. Sprawcy tego nie zignorował Leonardo da Vinci, w którego dokumentach odnalazł się szkic statku kołowego. Istnieją inne pisemne dowody na temat kół łopatkowych, ale nie mogły one jeszcze znaleźć godnego zastosowania ze względu na brak silnika napędowego.
Statek kołowy autorstwa Leonarda da Vinci
W 1707 roku na rzece Fulda w Niemczech pojawił się pierwszy na świecie parowiec, zbudowany przez francuskiego naukowca Denisa Papina. Napędzany był kołami łopatkowymi. I choć testy zakończyły się eksplozją kotła, to jednak rozpoczęły się. Za pierwszy naprawdę sprawny parowiec uważa się „Clermont” Roberta Fultona z dwoma kołami łopatkowymi o średnicy 4,7 m i ośmioma łopatami o szerokości 1,2 m, który był także pierwszym pomysłem Fultona Historie parowiec bojowy - fregata parowa „Demologos”, zbudowana w 1815 roku. Ciekawostką jest, że był to katamaran, w przestrzeni pomiędzy kadłubami którego umieszczono koło łopatkowe, chronione w ten sposób przed uszkodzeniami bojowymi i nawigacyjnymi.
W 1815 roku do klubu parowców dołączyła także Rosja: w Petersburgu właściciel odlewni mechanicznej Karl Berd zbudował parowiec towarowo-pasażerski „Elizabeth” z silnikiem o mocy 4 KM, napędzającym koła boczne o średnicy 2,4 m i sześć talerzy. 3 listopada statek odbył swój pierwszy rejs z Petersburga do Kronsztadu, osiągając średnią prędkość 9,3 km/h. Tym samym Rosja stała się trzecim krajem na świecie (po USA i Anglii), który zorganizował własną budowę parowców.
Parowiec „Elizabeth”
Co to jest koło łopatkowe? Jest to jednostka napędowa statku, będąca cylindryczną konstrukcją częściowo zanurzoną w wodzie o poprzecznej osi obrotu, na obwodzie której zamocowane są prostokątne łopatki (płyty). Statek wprawiany jest w ruch dzięki podparciu płyt, które okresowo wchodzą do wody.
Początkowo najprostsza konstrukcja tego urządzenia napędowego posiadała stałe łopaty, co znacznie zmniejszało jego sprawność – sprawność wynosiła zaledwie 30-35%. Płyty jednym uderzeniem wchodziły do wody i wychodziły z niej, „grabiąc” wodę, co wiązało się z wibracjami i zwiększonym hałasem. Aby złagodzić uderzenia w wodę, zwiększono średnicę kół, zwłaszcza na statkach morskich. Stopniowo koła osiągnęły iście cyklopowe rozmiary. I tak na Great Eastern zaprojektowanym przez I.K. Brunela (1858) dwa koła łopatkowe miały średnicę 17,7 m, a każde z 30 piór miało 3,9 m szerokości i 1 m wysokości. Ich maksymalna prędkość obrotowa wynosiła 11 obr./min.
Parowiec Wielki Wschodni (1858)
Przekrój maszynowni Great Eastern
Wielokrotnie podejmowano próby pozbycia się koła z wyżej wymienionych wad, jednak dopiero w 1829 roku Elijahowi Gallowayowi udało się opatentować koło łopatkowe, które było pozbawione głównych wad. Obrót ostrzy tak, aby wchodziły i wychodziły z wody prostopadle, uzyskano za pomocą mechanizmu mimośrodowego na zawiasach napędzanego samym kołem. Projekt ten okazał się na tyle udany, że z niewielkimi zmianami istnieje do dziś.
Koło łopatkowe z płytami obrotowymi (Encyklopedia wojskowa Sytina, St. Petersburg, 1911-1915)
Te i inne ulepszenia koła doprowadziły do tego, że od połowy XIX do początku XX wieku wydajność kół łopatkowych wzrosła z 0,30-0,35 do 0,7-0,75, czyli dwukrotnie.
Bitwa parowych statków kołowych - rosyjska fregata parowa „Władimir” walczy z tureckim uzbrojonym parowcem „Pervaz-Bahri”. 5 listopada (17), 1853
Wyścigi parowców wiosłowych na rzece Missisipi (XIX w.)
Oprócz konstrukcji łopat, koła różnią się także położeniem - bocznym i rufowym. Koła rufowe są najbardziej rozpowszechnione na amerykańskich rzekach. Takie statki nie zapadły w wieczność - w nowej postaci „pasażerowie” na tylnych kołach „American Queen”, „American Heritage”, „Belle of Louisville” i inni pływają po Mississippi.
Nowoczesny amerykański tylnokołowy statek pasażerski „Queen of Mississippi”
W oparciu o amerykańskie prototypy zbudowano także podobne parowce w Imperium Rosyjskim - Amazonka, Niagara itp. Pływały wzdłuż Wołgi. W ostatnich latach w krajowych stoczniach ponownie zaczęto budować statki z kołami tylnymi, ale dotkniemy dalej to poniżej.
Koła łopatkowe mają zarówno wiele zalet, jak i wiele wad. Spójrzmy na główne.
Korzyści:
• Rufowe koło łopatkowe w warunkach ograniczonego zanurzenia statku wytwarza ciąg znacznie większy od ciągu śruby napędowej.
• Boczne koła łopatkowe umożliwiają skręcanie niemal w miejscu.
• Siła holowania jest większa niż w przypadku statków śrubowych, ponadto możliwa jest praca na małych głębokościach, ponieważ wymiary kół nie przekraczają zanurzenia statku. Dlatego w ZSRR budowa rzecznych holowników kołowych trwała do 1991 roku (holowniki pchane serii BTK).
• Napęd kołowy, w przeciwieństwie do napędu śrubowego, umożliwia inspekcję i naprawę bez dokowania statku.
Wady:
• Przy silnym kołysaniu boczne koła łopatkowe na przemian wychodzą z wody lub nurkują zbyt głęboko, statek odchyla się, co utrudnia utrzymanie kursu. Dodatkowo koła poddawane są dużym obciążeniom dynamicznym, co może doprowadzić do ich awarii.
• Niższa wydajność w porównaniu do śmigła.
• Spadek wydajności operacyjnej w przypadku zmiany głębokości nurkowania (na przykład podczas pochylania lub w wyniku zmian zanurzenia statku).
• Większa waga i wymiary w porównaniu do śmigła.
• Zastosowanie kół łopatkowych wymaga umiejscowienia silników głównych powyżej linii wodnej, co zmniejsza dostępne objętości użytkowe, oraz w zastosowaniach wojskowych flota - zwiększa wrażliwość maszynowni i samych kół łopatkowych.
W związku z powyższymi mankamentami koło szybko zniknęło ze sceny na statkach i statkach morskich, jednak do dziś jest używane we flocie rzecznej. Przyjrzyjmy się teraz pokrótce historii stosowania kół łopatkowych na statkach krajowej floty rzecznej.
Od 1816 r. Na Wołdze i jej dopływach zaczęto pływać parowcami wiosłowymi, a w połowie tego stulecia po rzece pływało około 200 parowców z kilkunastu kompanii. Od 1862 roku po wielkiej rzece zaczęły pływać parowce pasażerskie tzw. typu „amerykańskiego”. Trzypokładowe statki były bardzo wygodne; wiele kabin miało łazienki, francuskie bufety i kuchnie. Dopełnieniem tego była świetlica z fortepianem, biblioteką itp. Wielu z tych „pasażerów” dożyło niemal połowy następnego stulecia.
W latach 1882–1888 Według projektu amerykańskiego inżyniera Dumbary zbudowano 7 tylnego parowca towarowo-pasażerskiego typu Amazon o mocy 500 KM, pojemności pasażerskiej 400 osób i nośności 390 ton. Ostatni z nich operował na Wołdze do 1933 roku.
Parowiec „Amazonka”
Oprócz holowników pasażerskich zbudowano także liczne holowniki kołowe. Najpotężniejszym z nich był „Książę Rededya Kosogovsky” (od 1888 r. - „Stepan Razin”) zbudowany w latach 1889–1930 w fabryce armat Motovilikha. Moc jego silnika parowego osiągnęła 2000 KM. Po radykalnej przebudowie w latach 1928–1930. mógł holować zestaw barek z ładunkiem ponad 35 tysięcy ton. Statek służył do 1958 roku.
Model holownika „Rededya Prince Kosogsky”
Parowiec „Stepan Razin” (dawniej „Rededya Prince Kosogsky”)
W 1911 r. W rejony Wołgi wpłynął pierwszy na świecie kołowy statek motorowy, statek pasażerski „Ural” o mocy 800 KM, zbudowany w fabryce Kolomensky. Z.
Na rzekach i jeziorach Syberii, Dalekiego Wschodu i Azji Środkowej zaczęły pojawiać się statki parowe.
Pierwszym syberyjskim parowcem, naturalnie kołowym, był 1838-konny Osnova, który został oddany do użytku w 90 roku, zbudowany w Turinskiej Słobodzie do transportu towarów wzdłuż Tury i Tobolu. Wiosną 1852 r. Rozpoczęto także żeglugę parową na Amurze - w jego połacie wkroczył kołowrotek Argun, zbudowany w fabryce Shilkinsky. W 1861 roku na rzece Lenie pojawił się pierwszy parowiec wiosłowy „Św. Tichon z Zadońska”. W 1863 roku w Jenisejsku zakończono budowę pierwszego parowca „Jenisej” dla tej wielkiej syberyjskiej rzeki.
W 1852 r. Zbudowane w Szwecji parowce Perovsky i Obruchev zostały dostarczone w stanie zdemontowanym z Orenburga na wozach ciągniętych przez wielbłądy do Morza Aralskiego, które później popłynęło wzdłuż Syr Darii. Te same parowce pojawiły się po raz pierwszy na rzece Amu-daria w latach 1858-1859.
Od połowy XIX wieku parowce wiosłowe pojawiały się na wszystkich żeglownych rzekach i jeziorach Imperium Rosyjskiego: Dnieprze i jego dopływach, Kubań, Don, Seversky Doniec, Wiśle itp.
Do lat 50. ubiegłego wieku parowce kołowe stanowiły główny trzon krajowej floty holowniczej i pasażerskiej. W latach 30. - 50. XX wieku flotę uzupełniono nowymi statkami kołowymi zaprojektowanymi na wyższym poziomie technicznym (holowniki Projektu 733 o mocy 200 KM, Projektu 732 o mocy 400 KM, typu „Industrializacja” z moc 1200 KM).
Projekt holownika kołowego 732
Holownik kołowy typu „Izorec”
W latach 1951-1959. Ostatnia i najliczniejsza seria towarowo-pasażerskich parowców wiosłowych typu Józefa Stalina (74 sztuki) projektów 737 (rzeka) i 737A (jezioro-rzeka) została zbudowana w ZSRR. Pierwsze pięć statków zbudowano w zakładach Leninskaya Kuznitsa (Kijów), a pozostałe w stoczni Obuda na Węgrzech (Obuda Hajogyar Budapest) - projekt 737/205 (typ Maksym Gorki). Ponadto Węgrzy zbudowali po jednym statku dla siebie i Czechosłowacji.
W zależności od rodzaju statków ich zanurzenie wynosiło 1,26-1,20 m, wyporność - 518-542 ton, moc głównego silnika parowego - 450-520 KM, ładowność - 50-76 ton, prędkość - do 19 km/h . Na pokładzie statku znajdowały się dwie poczekalnie, dwie restauracje i bufet.
Parowce tego projektu pływały po Wołdze, Dnieprze, Donu, Obu, Lenie, Kamie, Biełai, Oce i Moskwie.
Statek pasażerski projektu 737
Do dziś w eksploatacji jest 113-letni weteran, jedyny w Rosji kołowy parowiec pasażerski, będący własnością stoczni Zvyozdochka. V. Gogola.” Statek został zbudowany w 1911 roku w Niżnym Nowogrodzie w zakładzie Sormowskim na zamówienie Północnego Przedsiębiorstwa Żeglugowego „Kotlas-Archangielsk-Murmańsk”. Oryginalny silnik parowy o mocy 380 KM. Z. zapewnia prędkość do 18 km/h. Początkowo pojemność pasażerska wynosiła 695 osób (wliczając pasażerów pokładowych), obecnie, po przebudowie, jest to 140 osób.
Statek pasażerski „N.V. Gogola”
informacja