Framväxten av självgående fartyg förändrade radikalt sjöfartsområdet. Ändå har utvecklingen av denna riktning lett till nya uppgifter och utmaningar. Redarna var intresserade av att öka marschfarten och minska bränsleförbrukningen. För att lösa dessa problem föreslogs en mängd olika idéer, inklusive ovanliga. I slutet av 1800 -talet föreslog en kanadensare Frederick Augustus Knapp en mycket anmärkningsvärd version av fartyget med ökad hastighet och minskad bränsleförbrukning.
F. O. Knapp hade juristexamen och arbetade som advokat i hemstaden Prescott, Ontario, men det hindrade honom inte från att intressera sig för marin teknik. Tillbaka 1892 funderade han på frågan om att öka hastigheten på lovande fartyg och kom snart till några slutsatser. Han förstod att fartyg med traditionell design inte kunde visa höghastighetsindikatorer på grund av betydande vattenmotstånd i samband med en stor vätad yta och behovet av att "skära igenom" vågorna. För att eliminera sådana negativa effekter, enligt Mr. Knapp, var det nödvändigt att minimera kontakt mellan fartyget och vatten.
Knapp Roller Boat vid kajen. Foto Torontoist.com
Det är känt att en stock som kastas i vattnet bara är delvis nedsänkt, medan en del av dess tvärsnitt är kvar över ytan. I detta fall kan stocken fritt rotera runt längsaxeln, samtidigt som samma "drag" bibehålls. Det är denna princip för F. O. Knapp bestämde sig för att använda den i sitt ursprungliga projekt. Han planerade att bygga ett fartyg med ett cylindriskt skrov, minimalt nedsänkt i vatten och som kan rotera, vilket ger translationell rörelse.
Konstruktören antog att ett fartyg med ett cylindriskt skrov med stor förlängning skulle kunna röra sig genom vattnet med ett minimalt djupgående och som en följd av detta med ett minskat motstånd i miljön. Tack vare detta syntes en teoretisk möjlighet att öka körhastigheten, liksom att minska den erforderliga kraften från kraftverket. Ändå måste ett sådant fartyg kännetecknas av en ganska komplex design. Det var nödvändigt att använda ett externt skrov som spelade rollen som en förskjutningsenhet och ett paddelhjul. Inuti den var det nödvändigt att hitta en mobil plattform med platser för installation av motor och växellåda, som rymmer besättning, passagerare och last etc. Under rörelsen fick den centrala plattformen behålla ett horisontellt läge, medan den yttre kroppen ständigt måste rotera.
Denna design skapar vissa svårigheter med klassificeringen av ett ovanligt prov. Ett fartyg med ett roterande yttre skrov passar inte in i den befintliga klassificeringen, varför det måste tilldelas en separat klass. Utländska forskare bestämmer ofta utvecklingen av F. O. Knapp är som ett rullskepp, men i det här fallet visar hon sig vara en "klasskamrat" till skeppet till den franska designern Ernest Bazin, som hade en helt annan design och olika arbetsprinciper. Samtidigt överensstämmer dock definitionen av "rullfartyg" helt med projektets huvudidéer och har därför all existensrätt.
Hämtning från patentet för fartygets ursprungliga schema
Enligt vissa rapporter, i mitten av nittiotalet av XIX-talet F. O. Knapp, som arbetade med sitt eget projekt för ett höghastighetsfartyg, besökte Frankrike, där tester av en rullbåt designad av E. Bazin utfördes vid den tiden. När han återvände till Prescott avslutade han sitt projekt, med hänsyn till den kunskap som gjorts och byggde snart en prototyp av ett höghastighetsfartyg. Den lilla enheten använde den ursprungliga rörelseprincipen och kompletterades med ett kraftverk i form av ett urverk.
Efter att ha gjort en fungerande modell, F. O. Knapp försökte föreslå projektet för en potentiell kund inför den brittiska varvsindustrin. Layouten och dokumentationen visades för specialister vid Glasgow Shipbuilding Center. Varvsbyggarna granskade det presenterade urvalet och kom fram till att det är av något intresse. Ingen ville dock ta ansvar, gå på originalidéer och finansiera konstruktionen av en prototyp. Den entusiastiska ingenjören fick gå hem och utöva advokat igen.
Lyckligtvis för ett lovande projekt, F. O. Knapp träffade industrimannen George Goodwin. Den här mannen hade en gedigen förmögenhet och visade intresse för lovande utveckling som kan öka kapitalet. J. Goodwin trodde att om projektet lyckades genomföras skulle projektet ge miljoner och förhärliga Kanada. Med tanke på utsikterna för höghastighetsfartyg gick industrimannen med på att finansiera ytterligare arbete. För utveckling, konstruktion och testning av en prototyp tilldelade han 10 tusen kanadensiska dollar. Dessutom lockade projektet uppmärksamheten hos postchefen William Mulok, som också bestämde sig för att bli sponsor.
Medan F. O. Knapp hanterade finansiella och organisatoriska frågor, och patentkontoren i Kanada och USA granskade och registrerade hans uppfinning. Så ansökan skickades till American Patent Office i slutet av februari 1896, och patentet mottogs i april 1897. När dokumentet mottogs hade designern och hans sponsorer slutfört utvecklingen av en fullfjädrad prototyp och hittat en entreprenör som skulle hantera dess konstruktion.
Vykort med en bild av fartyget och dess skapare. Foto Torontoist.com
Polson Iron Works (Toronto) valdes som byggare av det första höghastighetsfartyget i den nya designen. Han hade stor erfarenhet av tillverkning av stora metallkonstruktioner och kunde därför väl klara av uppgifterna. Fartyget lades ner inom en månad efter att ha mottagit patentet. Under de närmaste månaderna tillverkade fabriksarbetare olika delar och monterade dem i en enda struktur.
Ett intressant faktum är att experimentfartyget av den nya typen inte fick sitt eget namn. Olika källor nämner namnet Knapp Roller Boat, men det finns anledning att tro att det dök upp tack vare pressen, och inte av krafterna hos projektets skapare. På ett eller annat sätt har den kanadensiska advokatens ursprungliga utveckling förblivit i historien under ett enkelt och logiskt namn - "Roller Boat".
Även efter att ha ansökt om patent F. O. Knapp fortsatte att utveckla sina idéer, vilket resulterade i att prototypens design var markant annorlunda än den som beskrivs i patentet. Allt eftersom testerna och finjusteringen fortskred, förädlades det fullvärdiga fartyget flera gånger genom att installera vissa enheter eller till och med ändra layouten.
Rullbåt under konstruktion. Foto Ocean-media.su
Enligt patentet skulle fartyget ha ett cylindriskt yttre skrov, från ändarna täckta med lock i form av stympade kottar med stora centrala öppningar. På utsidan av ett sådant skrov placerades tre uppsättningar plattor, med hjälp av vilket skrovet fungerade som ett paddelhjul. Inuti huset, på lager eller rullar, föreslogs att placera tre mindre cylindriska enheter som kunde rymma alla nödvändiga enheter och volymer. I dessa byggnader skulle ångmaskiner, en centralstation, last- och passagerarutrymmen etc. monteras. Med hjälp av speciella mekaniska kugghjul kopplades motorn till ett rörligt ytterhölje. Under rörelse fick de inre skroven behålla sin position, medan den yttre roterade runt längsaxeln och gav rörelse.
"Patent" -versionen av projektet innebar användning av det ursprungliga styrsystemet. Ett par axlar togs bort från sidoluckorna på det yttre skrovet för installation av svängande styranordningar. Varje sådan anordning var en ram, vid vilken den bakre änden placerades ett blad av det erforderliga området. För att utföra manövern måste det lämpliga bladet sänkas ner i vattnet. Hon skapade motstånd och hjälpte skeppet att ändra kurs.
Försöksfartyget behöll den konstruktion som krävs av ytterskrovet. Det var ett metallrör med koniska ändlock. Kroppen föreslogs att tillverkas på grundval av en metallram, mantlad med plåtar med erforderliga dimensioner. Roddblad med låg höjd installerades endast på skrovets centrala del. Flera interna ringformiga ramar kännetecknades av en förstärkt struktur och var faktiskt skenor längs vilka den interna plattformen med de nödvändiga anordningarna var tvungen att röra sig. Den senare var baserad på en metallstol, utrustad med fästen för de nödvändiga enheterna och en uppsättning rullar för att interagera med ytterhöljet.
Insidan av fodralet. Den rörliga plattformen och dess skenor är synliga. Foto Ocean-media.su
Enligt vissa rapporter var en kolbunker planerad att placeras i den centrala delen av den inre plattformen. Små volymer för lagring av fasta bränslen kan också finnas i andra delar av fartyget. Två separata ångmotorer användes. Var och en hade sin egen eldstad och panna, som levererade ånga till en separat kolvmotor. De senare var placerade i plattformens sidodelar. På grund av att det fanns två maskiner fick fartyget två skorstenar. Förbränningsprodukter avlägsnades från ugnen genom rör som låg under "taket" på den inre volymen och gick sedan in i låga vertikala rör.
Små delar av plattformen stack ut från sidoluckorna på det yttre skrovet, på vilka större plattformar placerades. Dessa platser, som fick ett starkt staket, kunde användas för att observera havet. Dessutom fungerade de som grund för styrenheter.
Den totala längden på testfartyget Knapp Roller Boat var 110 fot (33,5 m), med en diameter på 22 fot (6,7 m). Den totala massan av strukturen nådde 100 ton, men den volymetriska förskjutningen var mycket lägre. Under normal last sänktes fartyget i vatten med endast 500-600 mm. Sådana dimensioner gjorde det möjligt att utrusta prototypen med all nödvändig utrustning, med vilken den kunde visa sin kapacitet. Prototypen hade dock små interna volymer, varför den inte kunde användas som ett fullvärdigt fordon. Följande fartyg i serien, vars konstruktion var planerad att börja efter framgångsrika tester av prototypen, skulle kännetecknas av tillräckliga dimensioner av last-passagerarhytterna.
Rullbåt kort innan teststart. Foto Torontoist.com
Huvudbyggnadsarbetet slutfördes i september 1897. Av en eller annan anledning försenades dock förberedelserna för testerna. Den 17 september kontrollerade specialister driften av ångmotorer för första gången. Dessutom gjordes olika förbättringar av olika strukturella element. På grund av detta skjuts uppskjutningen upp flera gånger. Nästa datum för lansering och start av tester var 19 oktober.
Ingen gjorde hemligheter om det lovande projektet, vilket resulterade i att många Toronto -invånare samlades vid vattnet den utsatta dagen för att personligen se början på testerna. F. O. Knapp med sin fru och son, ägaren till metallurgianläggningen William Paulson, samt representanter för pressen gick ombord på experimentfartyget. Men på grund av tekniska problem skedde sjösättningen inte igen och sköts upp i två dagar. Den 21 oktober klev fartyget, målat i en spektakulär röd färg, från slipen, skiljde par och för första gången började en oberoende resa.
Fartyget gjorde mycket ljud och fartyget, som lades av kapten Gardner Boyd, rörde sig långsamt genom Torontos hamn. Av någon anledning, när testerna började, var det inte möjligt att tillverka ett fullt fungerande styrsystem, varför prototypen manövrerades uteslutande på uppdrag av vågor och vind. Lyckligtvis kastade naturen inte fartyget i land eller skickade det till de närmaste öarna. Under den första kontrollen gjorde fartyget inte mer än sex varv i det yttre skrovet per minut. Som ett resultat översteg inte farten några knop. Ändå, även med sådana egenskaper, kunde Knapp Roller Boat demonstrera prestandan hos den ursprungliga designen i praktiken.
Fartyget är på gång. Foto Torontoist.com
Publiken som tittade på testerna uppfann genast det lovande skeppet smeknamnen Flying Scotsman och Roll Britannia - "Flying Scotsman" respektive "Rolling Britain". Författaren till projektet uppskattade verifieringen mycket. Han noterade att fartyget vid en låg rotationshastighet visade en acceptabel hastighet. Vid acceleration av skrovet till 60-70 varv per minut var det i teorin möjligt att uppnå högsta prestanda och en ovillkorlig fördel jämfört med befintliga fartyg.
Under de närmaste dagarna har F. O. Knapp och Polson Iron Works har identifierat en rad nödvändiga förbättringar och något moderniserat prototypen. Så, plattor installerades på plankan med hela skrovets längd och stora synliga märken dök upp på sidokorstenarna, vilket gjorde det möjligt att skilja mellan höger och vänster sida. Den 27 oktober fördes det modifierade fartyget åter till hamnen för inspektion. Förändringen i propellern gav resultat - en betydande hastighetsökning ökades. Fartyget kan enkelt tävla med befintliga båtar eller båtar och till och med vinna tävlingar med dem. Samtidigt gjorde avsaknaden av ett styrsystem och andra konstruktionsfel sig fortfarande känd.
Den relativa framgången med att testa den första prototypen gjorde det möjligt att fortsätta arbeta. För vintern 1897-98 skickades prototypen för lagring till tillverkningsanläggningen. Under tiden började ingenjörer utveckla ett nytt projekt. Enligt ett antal uttalanden var det nu planerat att bygga ett "rullfartyg" med ett skrov på cirka 75 m. Det noterades att användningen av andra metaller och legeringar skulle minska konstruktionens vikt till acceptabla värden. Dessutom, vid denna tid F. O. Knapp planerade att vidareutveckla originalidéer.
Kör försök. Foto Strangernn.livejournal.com
Resultatet av projektet blev ett fartyg i full storlek som lämpar sig för transatlantiska resor. Man övervägde möjligheten att bygga ett fartyg med ett yttre skrov 250 m långt och 60 m i diameter. Vid användning av ett tillräckligt kraftfullt kraftverk kunde ett sådant fartyg nå en hastighet på minst 45-50 knop. Enligt designern kan i detta fall en passagerare, som har köpt en biljett för ett flyg över Atlanten, äta frukost i Kanada och äta nästa morgonmåltid i Storbritannien.
Enligt resultaten från de första testerna fick det ursprungliga projektet höga betyg, och dess stora framtid var nästan tveksam. Pressen i Kanada och andra länder skrev mycket om lovande utveckling och utvärderade den kommersiella potentialen för det framtida fartyget i full storlek. Men snart började författarna till projektet och journalister tappa optimismen. Av ett antal skäl har takten i designarbetet saktat ner och "rullfartygets" framtid har blivit en stor fråga.
Enligt rapporter, efter slutet av vintern 1898, fanns prototypen kvar på Paulson -fabriken. Lite senare förflyttades han till en annan markplats. Det var inga märkbara framsteg i projektet. Konstruktionen av den andra prototypen, som kännetecknades av dess ökade dimensioner, började inte. De exakta orsakerna till detta är okända, men det finns några versioner. Sedan 1898 har industrimannen J. Goodwin upphört att nämnas i samband med projektet Knapp Roller Boat. Troligtvis blev han någon gång desillusionerad av det ursprungliga projektet och vägrade att ytterligare finansiera det. Budgetnedskärningarna ledde till begripliga konsekvenser i form av inbromsningar i arbetet och en oklar framtid.
En lovande rullbåt för transatlantiska linjer. Figur Ocean-media.su
Efter att ha tappat huvudsponsorn, F. O. Knapp försökte hitta en ny. Projektet med ett fartyg med ovanlig design föreslogs för USA: s militära avdelning, men det var inte intresserat av sådan teknik. I en sådan situation var konstruktionen av det andra fartyget inte längre planerad, och projektets författare hoppades att åtminstone slutföra finjusteringen av det första, samt hitta en ansökan om det. I mitten av 1899 dök ett nytt förslag upp om den första prototypens vidare öde.
Knapp Roller Boat skickades till Prescott för ytterligare en uppgradering. Vid den här tiden var det möjligt att hitta nya sponsorer från finanskretsarna i Chicago. I framtiden kan de också betala för byggandet av en andra rulle. Med stöd drog Knapp och hans kollegor iväg på sitt skepp till en ny plats.
Medan du seglar på ungefär. Ontario -fartyget fick en storm, vilket resulterade i en haveri av huvudmaskinen. Besättningen kunde utföra reparationer direkt på plats, utan att komma in i någon hamn. Men på grund av haveri och reparationer missade Roller Boat skeppet, som skulle leverera en kolförsörjning. På grund av detta drev prototypen cirka 27 miles och hamnade i Port Bowmanville -området. De lyckades docka dit och fylla på bränsle. Övergången till Prescott fortsatte. Men även efter det fanns det några obehagliga överraskningar. På natten, på grund av stark vind och höga vågor, gick ankaret sönder. Ett okontrollerat fartyg tvättade i land väster om Port Bowmanville.
Schema för en moderniserad "rulle" för koltransport. Figur Torontoist.com
Det unika fartyget förblev på stranden i ungefär en månad, och det var först i juli som det återfördes till vattnet och bogserades till hamnen i Prescott. Där skickades skeppet igen till verkstaden för reparation och modernisering. Finansiella möjligheter för F. O. Nepp lämnade mycket att önska, men han lyckades ändå utveckla ett moderniseringsprojekt som gjorde att han kunde få önskade resultat.
Först och främst föreslogs att minska ytterhöljet. Medan diametern bibehölls, minskades dess längd till 24 m. Två ångmotorer ersattes av en installerad i mitten av skrovet. Många andra komponenter och sammansättningar höll på att färdigställas. Baserat på erfarenheten av att utveckla och testa teknik slutade ingenjörsadvokaten att prata om att uppnå unikt hög prestanda. Efter revision, enligt hans beräkningar, kunde fartyget nå en hastighet på högst 12-14 knop.
Trots överenskommelserna gav Chicago -sponsorerna inte den utlovade finansieringen. Som ett resultat genomfördes inte moderniseringen. F. O. Knapp fick leta efter sätt att tjäna pengar på det befintliga urvalet. En väg ut hittades: "rullfartyget" blev en färja avsedd att köra över floden. St Lawrence och leverera människor från Prescott på norra stranden till Ogdensburne (USA) i söder. Denna satsning slutade dock med misslyckande. På den första resan stötte färjan på dåligt väder och besättningen tappade sitt kullager. Fartyget kastades på stranden på södra kusten. Där blev det kvar de kommande fyra åren.
En kolpram spolade i land. Foto Torontoist.com
1902 fick designern patent på ett rullfartyg avsett att transportera kol. Året därpå flöt den enda prototyp som byggdes och skickades till Toronto för ombyggnad. Det nya projektet innebar överföring av ångmotorn till en av plattformens ändar, och de frigjorda volymerna skulle användas för att transportera last. Det föreslogs att montera stora cylindriska bunkrar inuti det yttre huset. Lastning och lossning skulle utföras med hjälp av ett transportband och en uppsättning styrningar som var fast fastsatta på fartygets längdaxel.
Av ett antal skäl stoppades arbetet tillräckligt snabbt, vilket ledde till att det delvis demonterade fartyget stoppades. År 1907 F. O. Knapp försökte erbjuda Halifax-baserade Eastern Coal Company ett testfartyg som konverterades till en pråm. I denna konfiguration var det nödvändigt att ta bort motorn från den, blockera den inre plattformen, installera lock på sidoluckorna och göra ett lasthål i skrovets övre del. Det föreslogs att bogsera en sådan pråm "på gammalt sätt": en av ändarna framåt. Kunden gick med på att köpa en liknande pråm och Polson Iron Works fortsatte med att "uppgradera" fartyget.
Under arbetet föll den framtida pråmen återigen i storm. Hon föll av repen och snart träffade vågor och vind det tomma skrovet på Turbinia -fartyget, som var i hamnen i närheten. Lyckligtvis klev det "attackerade" fartyget av med bara en liten buckla och ett porthål pressat in i skrovet, vilket dock inte kraschade.
Rester av skeppet flera år före deras förstörelse. Foto Strangernn.livejournal.com
Trots mindre skada gick ägarna till Turbinia till domstol med ett krav mot F. O. Knapp och W. Paulson. Som ett resultat av övervägandet av fordran fick ägarna till den ofärdiga pråmen kompensera för reparationen av det skadade fartyget, uppskattat till 241 amerikanska dollar, samt betala ett vite på 250 dollar. Dessutom dök snart ett ytterligare beslut upp: eftersom de tilltalade inte betalade böterna och ersättningen, skulle skrovet på rullpråmen ha sålts till en tredje part för att betala av skulden. Den indragna strukturen erbjöds till National Lead Works och Antipiksky Metal Company, men de gick inte med på att köpa metallhögen för de $ 600 som krävs.
Andra skrotköpare var inte heller intresserade av det beslagtagna skrovet, och därför förblev det i många år vid kusten nära Toronto. Under påverkan av negativa faktorer kollapsade skrovet gradvis. År 1914 kolliderade ett nybyggt fartyg med honom, med förståeliga konsekvenser. Det oönskade skrovet på Knapp Roller Boat förblev på plats till 1933. Enligt rapporter begravdes resterna av prototypen under byggandet av en ny järnvägsviadukt. På senare tid har man funnit att enskilda delar av skrovet fortfarande kan hittas under denna struktur.
Trots en rad motgångar och brist på betydande framgångar fortsatte Frederic Augustus Knapp att utveckla sina ursprungliga idéer. Fram till början av tjugoårsåldern presenterade han regelbundet nya projekt baserade på redan kända idéer. Till exempel, 1922 berättade han för pressen om planer på att bygga en hel flotta av "rullar", liksom om utvecklingen inom området elektrisk marktransport. Dessa idéer nådde emellertid inte längre praktisk genomförande, och uppfinningens huvudsakliga inkomstkälla, som tidigare, var inte konstruktion av fordon, utan juridiska tjänster.
Trasigt skrov från en annan vinkel. Foto Strangernn.livejournal.com
Det ovanliga projektet av F. O. Nepp hade den ursprungliga idén att öka fartygets hastighet genom att dramatiskt minska den fuktade ytan och använda en ovanlig framdrivningsanordning. Enligt uppfinnarens uppfattning gjorde sådana tekniska lösningar det möjligt att uppnå höga köregenskaper och, som ett resultat, betydande fördelar jämfört med traditionella fartyg. Men redan under de första testerna visade det sig att det föreslagna projektet har många problem, varav några helt enkelt utesluter driften av utrustning vid verkliga transporter.
Ett av projektets huvudproblem var kraftbrist i kraftverket. Ångmotorerna gav inte den nödvändiga rotationshastigheten för det yttre skrovet, varför hastigheten i praktiken inte översteg 5-7 knop. Hastighetsökningen vid den tiden var inte möjlig på grund av bristen på kraftverk med erforderliga egenskaper. Dessutom borde användningen av en tillräckligt kraftfull motor ha medfört nya problem i samband med att balansera den rörliga inre plattformen i den roterande kroppen.
Det var några layoutproblem. Till exempel var det inte möjligt att lösa frågan om den optimala placeringen av den centrala posten, som kan ge den nödvändiga synligheten under alla förhållanden. Att placera styrhuset på sidoplattformen gav inte önskad körkomfort, medan installationen av kontroller inuti skrovet antingen berövade besättningen någon syn eller krävde installation av cirkulärt glas på den roterande enheten.
En av de sista bilderna på den tidigare "rullen". Foto Torontoist.com
Oförmågan att accelerera till acceptabla hastigheter förvärrades av oacceptabelt låg sjövärdighet. Även med liten spänning kunde vatten tränga in i skrovet genom sidoluckorna, och det cylindriska skrovet kunde per definition inte visa hög spiring till vågen. Slutligen kännetecknades det stora skrovet av stor segling, på grund av vilken vinden eller vågorna med tillräcklig styrka helt enkelt kunde stoppa fartyget och hindra det från att röra sig framåt. Några av dessa problem kan lösas genom att bygga om hela strukturen och använda en kraftfull motor, men F. O. Knapp hade helt enkelt inte möjlighet att genomföra den nödvändiga moderniseringen.
Det kanadensiska advokatens ursprungliga projekt gjorde det möjligt att i praktiken testa det icke-standardiserade utseendet på ett lovande höghastighetsfartyg och dra alla nödvändiga slutsatser. Det visade sig att den föreslagna konstruktionen inte har några verkliga utsikter. Som ett resultat visade sig Knapp Roller Boat vara den enda representanten för sin ovanliga klass. I framtiden användes denna arkitektur för marin teknik inte i nya projekt på grund av bristen på några framtidsutsikter. Och ändå är projektet av F. O. Knappa löste en av uppgifterna: han kunde locka hela världens uppmärksamhet till det kanadensiska skeppsbygget. Du kan till och med säga att detta var det mest märkbara resultatet av allt arbete.
