SSアルキメデス

SS アルキメデスは1839年に英国で建造された蒸気船でした。彼女は、スクリュープロペラで駆動される世界初の蒸気船であることで有名です。

アルキメデスは船の開発に大きな影響を与え、商業船への影響に加えて、英国海軍によるスクリュー推進の採用を奨励しました。彼女はまた別の革新的な船、イザムバードキングダムブルネルのSS グレートブリテンの設計に直接影響を与えました。当時は世界最大の船であり、大西洋を横断する最初のスクリュー推進式蒸気船でした。

バックグラウンド

ネジで水を動かす原理は、紀元前3世紀に住んでいたシラキュースのアルキメデスにちなんで名付けられたアルキメデスのネジの発明以来知られています。しかし、船舶用スクリュー推進システムに有効な動力を供給する実用的な手段が利用可能になったのは18世紀と蒸気エンジンの発明でしたが、そのような船を建造する最初の試みは失敗に終わりました。

1807年、世界で最初に商業的に成功した蒸気動力船、ロバートフルトンのノースリバー蒸気船がデビューしました。この船はプロペラではなくパドルホイールで駆動されていたため、パドルホイールは蒸気船推進の初期の事実上の標準となりました。しかし、スクリュー推進の実験は数四半期続けられ、1750年から1830年代にさまざまな発明者によって海洋プロペラの多数の特許が奪われましたが、これらの発明はテスト段階に追い込まれず、1つの理由で不十分であることが証明されましたまたは別の。

エリクソンとスミス

1835年、イギリスの2人の発明者、ジョン・エリクソンとフランシス・ペティット・スミスが、この問題に別々に取り組み始めました。スクリュー推進に生涯魅了された商人のスミスは、5月31日にスクリュープロペラの特許を最初に取得し、6週間後に英国で働いていた才能あるスウェーデン人エンジニアのエリクソンが特許を申請しました。

スミスは、彼のヘンドン農場の池で最初にデモンストレーションされた後、ロンドンのロイヤルアデレードギャラリーオブプラクティカルサイエンスで最初にデモンストレーションされた小さなモデルボートを素早く構築しました。バロー。ライトという名前のロンドンの銀行家の後援を確保した後、スミスはフランシス・スミスと呼ばれる6トンのバーテンの30フィート（9.1 m）、6馬力（4.5 kW）の運河船を建てました。これには彼自身の木製プロペラが取り付けられていました偶然の事故により、1837年2月の航海中に2ターンの木製プロペラが破損し、スミスが驚いたことに、プロペラは1ターンのみで構成されていたことに驚いた、ボートの以前の速度を2倍にして、時速約4マイル（6.4 km / h）から時速8マイル（13 km / h）にしました。スミスはその後、この偶然の発見に合わせて改訂された特許を申請します。

その間、エリクソンは彼自身の実験を行っていました。 1837年、彼は45フィート（14 m）のスクリュー推進式蒸気船、 フランシスBオグデンを建造しました。彼は後援者であるリバプールのアメリカ領事にちなんで名付けられました。 1837年の夏、エリクソンはテムズ川で彼のボートを海軍サー・ウィリアム・シモンズのサーベイヤーを含むイギリス海軍の上級メンバーに見せました。ボートが時速10マイル（16 km / h）の速度を達成しているにもかかわらず、既存のパドル汽船の速度に匹敵するものの、シモンズと彼の側近は感銘を受けませんでした。海軍本部は、スクリュー推進は外航サービスでは効果がないという見解を維持したが、シモンズ自身はスクリュー推進船を効率的に操縦できないと考えていた。この拒否の後、エリクソンは2番目の大きなスクリュー推進ボート、 ロバートF.ストックトンを建造し、1839年に彼女を米国に航海させました。そこで彼はすぐに、アメリカ海軍の最初のスクリュー推進軍艦の設計者として名声を得ることになりました、 プリンストン 。

スクリュープロペラは海上航行には不適切であるという海軍の見解を明らかに認識しており、スミスはこの仮定が間違っていることを証明することにしました。 1837年9月、彼は小さな船（現在は1回転の鉄プロペラを装備）を海に連れて行き、ロンドンのブラックウォールからケントのハイスまで蒸し、ラムズゲート、ドーバー、フォークストンに停車しました。 25日にロンドンに戻る途中、スミスの船がイギリス海軍の将校によって荒れた海で前進しているのが観察されました。海軍の技術への関心は復活し、スミスは技術の有効性をより決定的に実証するためにフルサイズの船を建造するよう奨励されました。彼は、必要な資本を提供するために多くの投資家を引き付けることができました。その中には、銀行のライト、J。とG. Rennieのエンジニアリング会社が含まれます。会社の提案した船は当初暫定的にPropellerと名付けられましたが、3世紀のギリシャの発明家の後、最終的に船に採用された名前はアルキメデスでした。

設計・施工

アルキメデスは、1838年にヘンリーウィムズハーストによってロンドンに建設されました。 FPスミス自身によると、この船はイングリッシュオークで造られていたが、ロイド船級登録簿の後のエントリでは、少なくともキールの一部がバルト海のモミであったことが示されている。船は長さ125フィート（38 m）、幅22 ⁄2フィート（6.9 m）フィート、船底237トンでした。古典的な船体ラインと細身の傾斜のある漏斗とマストを備えたスクーナーパターンに造られた彼女は、同時代人から美しい船と見なされていました。

機械

スミスは当初、船に適したエンジンを調達するのに多少の困難を抱えていました。これは、スクリュー推進がなじみのない技術的な課題を提示したためです。最終的に、J。とG.レニーの大手エンジニアリング会社はエンジンの設計と供給に同意し、レニー自身が船とその技術に金銭的利益を得るよう説得されました。

Renniesから供給されたツインエンジンは、それぞれ3フィート（0.91 m）ストロークの2つの37インチ（94 cm）シリンダーを持ち、約80の名目馬力と約60の実際の馬力を提供しました。 26 rpm。ギアリングにより、プロペラシャフトを約140 rpmで駆動しました。ボイラーは6 psiの圧力で作動しました。エンジンは1838年10月の船の打ち上げに続いて、1839年初頭に設置されました。

ギアリングは、いくつかの追加の技術的な問題をもたらしました。スミスは、平歯車とピニオンを介してエンジンをプロペラに連動させました。その最大のものは、ホーンビーム（風車の歯車に伝統的に使用されていた白い木材）で歯付けされていました。ギア装置は非常にうるさいことがわかり、船の船尾は動作中にかなりの振動を受けました。スミスは、スパイラルギアを使用して騒音を低減することを計画していましたが、この修正が行われたかどうかは不明です。

プロペラ自体は板鉄製で、直径5フィート9インチ（1.75 m）、長さ約5フィート（1.5 m）で、スミスの改訂1836に合わせて、完全な360°ねじ、単一ねじ、1回転で構成されていました。特許。船が就航した後、プロペラはその後いくつかの修正を受けますが、その中で最も重要なのは、ダブルスレッド/ハーフターン形式の変更と、元の360°ネジを2つの別々のブレードに分割することでした。プロペラには、船が航行中の抵抗を減らすために完全に格納できるという珍しい機能がありました。これには約15分かかりました。

サービス履歴

アルキメデスは1839年5月2日にロンドンからテムズ河口のシアネスまで処女航海を行いました。15日、彼女はグラーベンセンドからポーツマスまでの最初の航海を開始しました。 19 km / h; 12 mph）。ポーツマスで、 アルキメデスは、 アルキメデスのパフォーマンスに感銘を受けた一部の海軍高官の前で、海軍本部のHMRC Vulcanで最も迅速な船の1つに対して成功裏に裁判にかけられました。

故障とプロペラの再設計

この最初の裁判の後、 アルキメデスはロンドンへの帰航に乗り出しましたが、輸送中に船のボイラー（ゲージまたは安全弁のいずれかが欠けていた）が爆発し、2人目のエンジニアが死亡し、他の数人が火傷しました。船はその後、Wimshurstの造船所での修理のために5か月間停泊しました。

勤務を再開すると、スミスはオランダ政府からデモンストレーションのために船をオランダに連れて行くよう招待を受け、それを受け入れました。しかし、テクセルへの航海で、 アルキメデスはクランクシャフトを破損し、さらなる修理のためにイングランドに戻ることを余儀なくされました。この機会に、ミラー、レイヴンヒル＆カンパニーの会社によって影響を受けました。シングルターン、シングルスレッドプロペラは、2つの異なるブレードを備えたダブルスレッド、ハーフターンプロペラに置き換えられました。新しいプロペラには、船尾での船の振動を大幅に減らすという利点がありました。

ドーバートライアル

これらの修理に続いて、イギリス海軍はスミスとドーバーでアルキメデスの新しい一連の試験を引き受けるよう手配した。 RNのエドワードチャペル大tainは、海軍本部によって任命され、裁判を監督し、報告書を書きました。 1840年4月から5月にかけて、 アルキメデスは海軍最速のドーバーカレーメールパケット、パドルホイーラーAriel 、 Beaver 、 Swallow 、 Widgeonに対してテストされました。

これらの裁判で最も印象的だったのはWidgeonに対するもので、これは最速のメールパケットであるだけでなく、 アルキメデスに最も近いサイズと馬力の船でもありました。 Widgeonは滑らかな海でアルキメデスよりもわずかに速いことが証明されましたが、チャペルはアルキメデスの馬力と重量の比率が低いため、推進手段としてのスクリュープロペラは「 アルキメデスの普通のパドルホイール。」海軍の観点から見ると、スクリュー推進はパドルホイール推進と効率がほぼ同等であることが証明されただけであったため、パドルホイールは軍事使用の欠点を十分に認識していたため、この発見は決定的なものでした。これには、パドルホイールとそのエンジンが敵の砲火にさらされることや、軍艦のbroad側の火力に影響を与える大砲の配置に使用できるスペースの削減が含まれていました。チャペルの報告は、後に海軍によるスクリュー推進の採用につながります（下記のレガシーセクションを参照）。

英国およびその他の航海の周航

ドーバー裁判の終結により、 アルキメデスは1840年7月にイギリスの周航のためにキャペル大disposalの処分に置かれた。この航海は、さらなる試験を実施するだけでなく、技術の検査を可能にする機会を提示した。全国の港の船主、エンジニア、科学者によって。 アルキメデスは、時速7マイル（11 km / h）を超える平均速度で2,006マイル（3,228 km）の航海を完了し、時速10.9マイル（17.5 km / h）の理想的な条件下で最高速度を達成しました。

この航海が完了すると、 アルキメデスは、68時間半という記録的な時間でプリマスからポルトガルのポルトまでの航海を行いました。船はその後、アントワープ、北ホラント運河を経由してアムステルダム、さらに大陸のさまざまな港にさらに航海し、あらゆる場所で新しい推進方法に興味を持ちました。

ブルネルへの融資

アルキメデスがイギリスに戻ったとき、スミスは数か月間、 アルキメデスをグレートウェスタン汽船会社に貸し出すことに同意しました。グレートウェスタン汽船会社は、世界最大の汽船であるSS グレートブリテンを建造中です。グレートウエスタンの主任エンジニアであるイサムバードキングダムブルネルは、ローンを利用して、 アルキメデスをさまざまなプロペラでテストし、最も効率的な設計を見つけようとしました。最終的には、スミスが提出した新しい4ブレードモデルであると判断されました。

ブルネルの実験により、彼は雇用主にイギリス向けのスクリュー推進の採用を勧めました。ブルネルがリストしたスクリュー推進の利点は、次のように要約できます。

• スクリュー推進機械は重量が軽いため、燃費が向上しました。
• スクリュー推進機械を船体の低い位置に保持して、船の重心を減らし、荒海での安定性を高めることができました。
• 占有スペースを減らすことにより、プロペラエンジンはより多くの貨物を運ぶことができます。
• かさばるパドルボックスをなくすことで、水を介した抵抗が減少し、船が狭い水路でより簡単に操縦できるようになります。
• パドルホイールの深さは、船の貨物と波の動きに応じて絶えず変化しますが、プロペラは常に完全に水没し、効率が最高です。
• スクリュー推進機械はより安価でした。

これらの議論により、ブルネルは1840年12月にグレート・ウェスタン・スチームシップ・カンパニーを説得してイギリス向けのスクリュー推進を採用し、それにより彼女を世界初のスクリュー推進式大西洋蒸気船にしました。しかし、スミスの実績のある設計を使用する代わりに、ブルネルは後に自分で設計した6枚羽根の「風車」プロペラを設置することにしました。ブルネルの設計は欠陥があり、すぐに元の設計に置き換えられました。

後のキャリア

スミスと仲間の投資家は当初、 アルキメデスを英国海軍に売却することを望んでいましたが、これが実現しなかったとき、Ship Propeller Companyは船舶を商業サービスに売却しました。 アルキメデスのベンチャーで合計約5万ポンドを失ったと推定される同社は、その後解散した。

アルキメデスのその後の経歴は大ざっぱです。船は1840年にビーチーヘッドで座礁しました。1845年に彼女はロイドレジスターから姿を消しましたが、オーバーホール後1847年に再び現れました。彼女のエンジンと機械はサンダーランドで不特定の日に撤去され、その後航海船としてのサービスを続けました。 1852年、帆と索具が更新されましたが、1年か2年後に再び登録簿から姿を消しました。 1852年11月上旬、ハルからハンブルクへの航海中に船尾船倉で火災が発生しました。彼女は11月9日にハンブルクに到着し、船尾船倉が浸水した。彼女は、1850年代にチリとオーストラリアで就役してキャリアを終了したと伝えられています。

レガシー

スクリュー・プロペラの採用は、ジョン・エリクソンなどの仕事を考えると歴史的な必然性でしたが、 アルキメデスはこの技術の受け入れをかなり早めました。 4月〜1840年5月に行わドーバーの試験は、900トンの蒸気スループ・オブ・戦争HMS アレークトー 、パドル推進を装着した姉妹船に対して1843年から1845年から試された、HMS ラトラを構築するために海軍を説得しました。これらの試行の結果、海軍は推奨推進方法としてスクリュープロペラを採用しました。 1855年までに、イギリス海軍の174隻の船に、52隻の主力艦、23隻のフリゲート艦、17隻のコルベット、55隻のスループ船、およびその他のさまざまな船を含む、スクリュー推進力が装備されました。

一部の商人は、スクリュー推進を迅速に採用しました。 1840年、ウィムズハーストは、2基目のプロペラ駆動船、300トンノベルティ 、最初のスクリュー推進貨物船、および最初の商用航海を行いました。 1841年、スミスの特許取得済みプロペラであるプリンセスロイヤルを装備した小型旅客船がイギリス北部で建造され、1842年には、 ビーサウスシールズで建造されたベドリントンを含む複数のスクリュー推進船がイギリスで建造または打ち上げられました、チャタムで打ち上げられ、これまでアイルランドで建造された最大の船であるグレートノーザンがデリーで打ち上げられました。この時点から、スクリュー推進の商船の数は急速に増加しました。キュナードラインが1856年に大西洋を横断するサービスのためにパドルスチーマーペルシャを建造した頃には、パドルホイールはすでに時代錯誤になっていました。

スミスのアルキメデスはスクリュー推進の導入に重要な役割を果たしていましたが、スミス自身はベンチャーでお金を失うだけで、農業に戻ることを余儀なくされました。しかし、彼は彼の貢献で後に認められました。 1855年、彼は5人の発明家の中で、海軍プロペラの発明に対して下院からそれぞれ4,000ポンドを授与されました。 1858年、パトロンのグループが証言ディナーを手配し、そこで銀ver、クラレットジャグ、およびサブスクリプション（合計2,678ポンド）が贈呈されました。 1860年、スミスはサウスケンジントンの特許事務所博物館の学芸員に任命され、1871年にナイト爵位を授与されました。

脚注