SS Arkimedes

För andra fartyg med samma namn, se Archimedes (skepp) .

The Archimedes, fitted with Mr. F.P. Smith's Patent Screw Propeller - off The Nore, on her trip from Gravesend to Portsmouth - May 14th 1839 RMG PY8879.jpg
SS Arkimedes
historia
namn Arkimedes
Namne Arkimedes från Syrakusa
Ägare Ship Propeller Company
Byggare Henry Wimshurst (London)
Kosta £10 500
Lanserades 18 oktober 1838
Avslutad 1839
Jungfruresa 2 maj 1839
I tjänst 2 maj 1839
Återmontera Som segelfartyg, datum okänt
Öde Uppges ha avslutat karriären i Chile–Australiens tjänst, 1850-talet
Generella egenskaper
Typ Ångdriven skonare
Ton börda 237
Längd 125 fot (38 m)
Stråle 22 fot (6,7 m)
Förslag 8–9 fot (2,4–2,7 m)
Hållbarhetsdjup 13 fot (4,0 m)
Installerad ström 2 × 30 hk (22 kW), 25–30 rpm tvåcylindriga Rennie vertikala ångmotorer , med 37-tumscylindrar och 3-fots slaglängd
Framdrivning 1 x full helix, enkelvarv, enkelgängad järnpropeller som arbetar vid 130–150 rpm, hjälpsegel
Segelplan Tremastad, skonarriggad
Fart Cirka 10 mph (16 km/h) (under ånga)
Anteckningar Världens första skruvdrivna ångfartyg

SS Archimedes var ett ångfartyg byggt i Storbritannien 1839. Hon var världens första ångfartyg som framgångsrikt drevs av en skruvpropeller .

Arkimedes hade avsevärt inflytande på fartygsutveckling, och uppmuntrade adoptionen av skruvframdrivning av Royal Navy , förutom hennes inflytande på kommersiella fartyg. Hon hade också ett direkt inflytande på designen av ett annat innovativt fartyg, Isambard Kingdom Brunels SS Great Britain , då världens största fartyg och det första skruvdrivna ångfartyget som korsade Atlanten .

Bakgrund

Principen för att flytta vatten med en skruv har varit känd sedan uppfinningen av Arkimedes skruv , uppkallad efter Arkimedes från Syrakusa som levde på 300-talet f.Kr. Det var dock inte förrän på 1700-talet, och uppfinningen av ångmaskinen, som ett praktiskt sätt att leverera effektiv kraft till ett marint skruvframdrivningssystem blev tillgängligt, men de första försöken att bygga ett sådant fartyg misslyckades.

1807 gjorde världens första kommersiellt framgångsrika ångdrivna fartyg, Robert Fultons North River Steamboat , sin debut. Eftersom detta fartyg drevs av skovelhjul snarare än en propeller, blev skovelhjulet därmed den de facto tidiga standarden för framdrivning av ångfartyg. Experiment med skruvframdrivning fortsatte dock på vissa håll, och mellan 1750 och 1830-talet togs många patent för marina propellrar av olika uppfinnare, även om få av dessa uppfinningar fortsatte till teststadiet och de som visade sig vara otillfredsställande av en anledning eller annan.

Ericsson och Smith

År 1835 började två uppfinnare i Storbritannien, John Ericsson och Francis Pettit Smith , arbeta separat med problemet. Smith, en bonde av yrke som hade haft en livslång fascination av skruvframdrivning, var först med att ta patent på skruvpropeller den 31 maj, medan Ericsson, en begåvad svensk ingenjör som då arbetade i Storbritannien, lämnade in sitt patent sex veckor senare.

Smiths ursprungliga patent från 1836 för en skruvpropeller med två hela varv. Han skulle senare revidera patentet och minska längden till ett varv.

Smith byggde snabbt en liten modellbåt för att testa sin uppfinning, som demonstrerades först på en damm på hans Hendon -gård och senare på Royal Adelaide Gallery of Practical Science i London , där den sågs av marinens sekreterare, Sir William Kärra. Efter att ha säkrat beskydd av en bankir i London vid namn Wright, byggde Smith en 30-fots (9,1 m), 6- hästkrafter (4,5 kW) kanalbåt på sex tons tunga kallad Francis Smith , som var utrustad med en egen träpropeller designad och demonstrerad på Paddington-kanalen från november 1836 till september 1837. Genom en slumpmässig olycka skadades träpropellern i två varv under en resa i februari 1837, och till Smiths förvåning den trasiga propellern, som nu bestod av endast ett enda varv , fördubblade båtens tidigare hastighet, från cirka fyra miles per timme (6,4 km/h) till åtta miles per timme (13 km/h). Smith skulle därefter lämna in ett reviderat patent i enlighet med denna oavsiktliga upptäckt.

Under tiden höll Ericsson på med egna experiment. År 1837 byggde han en 45 fot (14 m) skruvdriven ångbåt, Francis B. Ogden , uppkallad efter hans beskyddare, den amerikanska konsuln till Liverpool . Sommaren 1837 demonstrerade Ericsson sin båt på Themsen för seniora medlemmar av brittiska amiralitetet , inklusive marinens lantmätare Sir William Symonds . Trots att båten uppnådde en hastighet på tio miles per timme (16 km/h), jämförbar med den för befintliga hjulångare , var Symonds och hans följe inte imponerade. Amiralitetet vidhöll uppfattningen att skruvframdrivning skulle vara ineffektiv i havsgående tjänst, medan Symonds själv trodde att skruvdrivna fartyg inte kunde styras effektivt. Efter detta förkastande byggde Ericsson en andra, större skruvdriven båt, Robert F. Stockton , och lät henne segla 1839 till USA, där han snart skulle vinna berömmelse som konstruktören av den amerikanska flottans första skruv- framdrivet krigsfartyg, USS Princeton .

Tydligen medveten om marinens åsikt att skruvpropellrar skulle visa sig vara olämpliga för sjötjänst, bestämde sig Smith för att bevisa att detta antagande var fel. I september 1837 tog han sitt lilla fartyg (nu utrustat med en järnpropeller med ett enda varv) till havet, ångande från Blackwall, London till Hythe, Kent , med stopp vid Ramsgate , Dover och Folkestone . På vägen tillbaka till London den 25:e observerades Smiths farkost göra framsteg i stormiga hav av officerare från Royal Navy. Amiralitetets intresse för tekniken återupplivades, och Smith uppmuntrades att bygga ett fartyg i full storlek för att mer övertygande visa teknikens effektivitet. Han kunde locka ett antal investerare för att tillhandahålla det nödvändiga kapitalet, inklusive bankiren Wright och ingenjörsfirman J. och G. Rennie, som tillsammans bildade ett nytt företag som heter Ship Propeller Company. Företagets föreslagna fartyg hette ursprungligen preliminärt Propeller , men namnet som så småningom antogs för skeppet var Archimedes , efter den grekiska uppfinnaren från 300-talet.

Design och konstruktion

Archimedes byggdes i London 1838 av Henry Wimshurst . Enligt FP Smith själv var fartyget konstruerat av engelsk ek , men en senare notering i Lloyd's Register indikerar att delar av kölen åtminstone var av baltisk gran . Fartyget var 125 fot (38 m) långt, 22 + 1 ⁄ 2 fot (6,9 m) fot brett och 237 ton börda [ förtydligande behövs ] . Byggd efter ett skonaremönster , med klassiska skrovlinjer och en smal, krattande tratt och master , ansågs hon av samtida vara ett vackert fartyg.

Maskineri

Smiths reviderade patent från 1836. Detta är propellerdesignen som ursprungligen monterades på Archimedes .
Skruva på propellern från Archimedes som monterad i aktern på fartyget

Smith hade till en början en del svårigheter att hitta lämpliga motorer för fartyget, eftersom skruvframdrivning innebar några okända tekniska utmaningar. Så småningom gick den ledande ingenjörsfirman J. och G. Rennie med på att designa och leverera motorerna, och Rennies övertalades själva att ta ett ekonomiskt intresse i fartyget och dess teknologi.

De dubbla motorerna som levererades av Rennies hade vardera två 37-tums (94 cm) cylindrar med en tre fot (0,91 m) slaglängd , och levererade en kombinerad nominell hästkraft på cirka 80 och en faktisk hästkraft på cirka 60. Motorerna gick kl. 26 rpm , som genom utväxling drev propelleraxeln med ca 140 rpm. Pannorna arbetade med ett tryck på 6 psi . Motorerna installerades i början av 1839, efter fartygets sjösättning i oktober 1838.

Utväxlingen gav ytterligare några tekniska problem. Smith växlade motorerna till propellern via cylindriska hjul och kugghjul, varav den största var tandad med avenbok (ett vitt timmer som traditionellt används för växling i väderkvarnar ). Utväxlingsarrangemanget visade sig vara mycket bullrigt och fartygets akter var utsatt för avsevärda vibrationer under drift. Smith planerade att minska bullret genom att använda spiralväxlar, men det är oklart om denna modifiering någonsin genomfördes.

Själva propellern var av järnplåt, 5 fot 9 tum (1,75 m) i diameter och cirka 5 fot (1,5 m) lång, och bestod av en hel 360° skruv, enkelgängad och av ett enda varv i enlighet med Smiths reviderade 1836 patent. Efter att fartyget tagits i bruk skulle propellern därefter genomgå ett antal modifieringar, varav de viktigaste var en ändring till ett dubbelgängat/halvvarvsformat, och en uppdelning av den ursprungliga 360°-skruven i två separata blad. Propellern hade den ovanliga egenskapen att den var helt infällbar för att minska motståndet när fartyget var under segel – en uppgift som tog cirka 15 minuter.

Servicehistorik

Arkimedes under ånga och segla till havs

Archimedes gjorde sin jungfruresa, från London till Sheerness nära Themsens mynning, med början den 2 maj 1839. Den 15:e påbörjade hon sin första sjöresa, från Gravesend till Portsmouth , som avslutades med den oväntat höga hastigheten på 10 knop ( 19 km/h; 12 mph). I Portsmouth ställdes Archimedes framgångsrikt inför rätta mot ett av de snabbaste fartygen då i amiralitetstjänst, HMRC Vulcan, i närvaro av några högre tjänstemän från marinen, som var imponerade av Archimedes prestation.

Avbrott och omkonstruktion av propellern

Efter den här första rättegången gav sig Arkimedes ut på en returresa till London, men under transporten exploderade fartygets panna – som saknade antingen en mätare eller säkerhetsventil – och dödade den andra ingenjören och skållade flera andra. Fartyget lades sedan upp i fem månader för reparation på Wimshursts varv.

När han återupptog tjänsten fick Smith en inbjudan från den holländska regeringen att ta fartyget till Nederländerna för en demonstration, vilket han accepterade. På resan till Texel bröt dock Arkimedes sin vevaxel och tvingades återvända till England för ytterligare reparationer, som vid detta tillfälle utfördes av företaget Miller, Ravenhill & Co. Det var under denna ombyggnad som den ursprungliga helixen, enkelvarv, enkelgängad propeller ersattes av en dubbelgängad halvvarvspropeller med två distinkta blad. Den nya propellern hade fördelen att avsevärt minska fartygets vibrationer i aktern.

Dover rättegångar

Efter dessa reparationer arrangerade det brittiska amiralitetet med Smith att genomföra en ny serie rättegångar för Archimedes i Dover . Kapten Edward Chappell, RN, utsågs av amiralitetet att övervaka rättegångarna och skriva en rapport. Från april till maj 1840 Archimedes mot flottans snabbaste postpaket från Dover- Calais , paddlewheelers Ariel , Beaver , Swallow och Widgeon .

De mest talande av dessa rättegångar var mot Widgeon , som inte bara var det snabbaste av postpaketen, utan också det fartyg som var närmast Archimedes i storlek och hästkrafter . Widgeon visade sig vara något snabbare än Arkimedes i mjukt hav, men Chappell drog slutsatsen att eftersom den senare hade ett lägre förhållande mellan hästkrafter och vikt, hade skruvpropellern som framdrivningsmedel visat sig "likvärdig, om inte överlägsen, den hos vanligt skovelhjul." Detta fynd var mer avgörande än det kan tyckas, för ur ett marinperspektiv behövde skruvframdrivning bara visa sig ungefär lika i effektivitet som skovelhjulsframdrivning, eftersom skovelhjul hade välkända brister i militär användning. Dessa inkluderade exponeringen av skovelhjulet och dess motorer för fiendens eld, såväl som minskningen av tillgängligt utrymme för placering av kanoner som stötte på ett krigsfartygs breda eldkraft . Chappells rapport skulle senare leda till antagandet av skruvframdrivning av marinen (se Legacy avsnittet nedan).

Omsegling av Storbritannien och andra resor

När Dover-rättegångarna avslutades, ställdes Archimedes till kapten Chappells förfogande för en omsegling av Storbritannien, som ägde rum i juli 1840. Denna resa gav en möjlighet att inte bara genomföra ytterligare tester, utan också att tillåta inspektion av tekniken av redare, ingenjörer och vetenskapsmän i hamnar i hela landet. Arkimedes fullbordade den 2 006 mil (3 228 km) resan med en medelhastighet på över 7 miles per timme (11 km/h), och en maximal hastighet under idealiska förhållanden på 10,9 miles per timme (17,5 km/h).

När denna resa var klar tog Archimedes en passage från Plymouth till Porto, Portugal på rekordtiden 68½ timme. Fartyget gjorde därefter ytterligare resor till Antwerpen , till Amsterdam via North Holland Canal och till olika andra hamnar på kontinenten, spännande intresse för den nya framdrivningsmetoden överallt.

Lån till Brunel

SS Storbritannien i bryggan i Bristol . Fartyget var försett med en skruvpropeller baserad på försök med Archimedes .

Archimedes återvände till England gick Smith med på att låna ut Archimedes i flera månader till Great Western Steamship Company, som var i färd med att bygga världens största ångfartyg, SS Great Britain . Great Westerns huvudingenjör, Isambard Kingdom Brunel , utnyttjade lånet för att testa Archimedes med en mängd olika propellrar i ett försök att hitta den mest effektiva designen, som så småningom fastställdes vara en ny fyrbladig modell som skickats in av Smith.

Brunels experiment ledde till att han rekommenderade sina arbetsgivare att anta skruvframdrivning för Storbritannien . Fördelarna med skruvframdrivning listade av Brunel kan sammanfattas enligt följande:

  • Skruvframdrivningsmaskineri var lättare i vikt, vilket förbättrade bränsleekonomin;
  • Skruvframdrivningsmaskineri kunde hållas lägre i skrovet, vilket minskade fartygets tyngdpunkt och gjorde det mer stabilt i tung sjö;
  • Genom att ta upp mindre utrymme skulle propellermotorer tillåta mer last att transporteras;
  • Eliminering av skrymmande paddelboxar skulle minska motståndet genom vattnet och även tillåta fartyget att manövrera lättare i begränsade vattenvägar;
  • Djupet på ett skovelhjul förändras ständigt, beroende på fartygets last och vågornas rörelse, medan en propeller förblir helt nedsänkt och med full effektivitet hela tiden;
  • Skruvframdrivningsmaskineri var billigare.

Genom dessa argument kunde Brunel i december 1840 övertala Great Western Steamship Company att anta skruvframdrivning för Storbritannien , vilket gjorde henne till världens första skruvdrivna transatlantiska ångfartyg. Istället för att använda Smiths beprövade design, bestämde sig Brunel senare för att installera en sexbladig "väderkvarn"-propeller designad av honom själv. Brunels design visade sig vara defekt och ersattes snabbt med originaldesignen.

Senare karriär

Smith och hans medinvesterare hade ursprungligen hoppats på att sälja Archimedes till Royal Navy, men när detta inte skedde sålde Ship Propeller Company fartyget till kommersiell tjänst. Företaget, som beräknas ha förlorat totalt cirka 50 000 pund på Archimedes -satsningen, avvecklades därefter.

Arkimedes senare karriär är skissartad. Skeppet gick på grund vid Beachy Head 1840. 1845 försvann hon från Lloyd's Register, men dök upp igen 1847 efter en översyn . Hennes motorer och maskiner togs bort på ett ospecificerat datum i Sunderland , varefter hon fortsatte i tjänst som segelfartyg. 1850 certifierades hon som tillhörande Elbe & Humber Steam Navigation Company, som handlar mellan Hamburg och Hull . 1852 förnyades hennes segel och rigg, men hon försvann från registret igen ett eller två år senare. I början av november 1852 brann det i hennes bakre lastrum på en resa från Hull till Hamburg . Hon anlände till Hamburg den 9 november med det bakre lastrummet översvämmat. Hon avslutade enligt uppgift sin karriär på 1850-talet, i tjänst mellan Chile och Australien. En skonare med det namnet förliste den 27 januari 1857 i Tuamotus , medan den seglade mellan Valparaiso och Melbourne .

Arv

Även om införandet av skruvpropellern var en historisk oundviklighet med tanke på John Ericssons och andras arbete, påskyndade Archimedes avsevärt acceptansen av tekniken. Dover-rättegångarna, som genomfördes i april–maj 1840, övertalade den kungliga flottan att bygga en 900-tons ångslup, HMS Rattler , som prövades från 1843 till 1845 mot HMS Alecto , ett systerfartyg försett med paddelframdrivning . Som ett resultat av dessa försök antog marinen skruvpropellern som sin föredragna framdrivningsmetod. År 1855 hade 174 fartyg från Royal Navy försetts med skruvframdrivning, inklusive 52 fartyg i linjen , 23 fregatter , 17 korvetter , 55 slupar och olika andra fartyg.

Vissa köpmän var också snabba med att anta skruvframdrivning. År 1840 byggde Wimshurst ett andra propellerdrivet fartyg, 300-tons Novelty , det första skruvdrivna lastfartyget och det första som gjorde en kommersiell resa. 1841 byggdes en liten passagerarångare utrustad med Smiths patenterade propeller, Princess Royal , i norra England, och 1842 byggdes eller sjösattes flera skruvdrivna fartyg i Storbritannien, inklusive Bedlington , byggd vid South Shields , Bee , sjösatt vid Chatham , och det största fartyget byggt till det datumet i Irland , Great Northern , sjösatt vid Derry . Från denna punkt växte skruvdrivna handelsfartyg snabbt i antal. När Cunard Line byggde paddelångaren Persia för transatlantisk tjänst 1856, var skovelhjulet redan på väg att bli en anakronism.

Även om Smiths Archimedes hade spelat en viktig roll i introduktionen av skruvframdrivning, förlorade Smith själv bara pengar på satsningen och tvingades återvända till jordbruket. Han skulle dock senare bli erkänd för sitt bidrag. År 1855 var han bland fem uppfinnare som tilldelades £4 000 vardera av underhuset för uppfinning av den marina propellern. År 1858 arrangerade en grupp besökare en vittnesbördsmiddag där han överlämnades en silversalver, rödbrun kanna och prenumeration, med ett sammanlagt värde av £2 678. År 1860 utsågs Smith till intendent för Patent Office Museum i South Kensington , och 1871 fick han ett riddarskap .

Fotnoter

Böcker

Tidskrifter

  • The Mechanics' Magazine och Journal of Engineering, Agricultural Machinery, Manufactures and Shipbuilding . London: Robertson Broman and Co. VI (juli–december 1861). {{ citera journal }} : Saknas eller är tom |title= ( hjälp )

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=SS_Archimedes&oldid=1096723919 "