Экспериментальное судно Knapp Roller Boat (Канада)
Появление самоходных судов кардинальным образом изменило сферу морских перевозок. Тем не менее, освоение этого направления привело к новым задачам и вызовам. Судовладельцы были заинтересованы в росте скорости хода и сокращении потребления топлива. Для решения этих проблем предлагались самые разные идеи, в том числе и необычные. Весьма примечательный вариант судна с повышенной скоростью хода и сниженным расходом топлива в конце XIX века предложил канадец Фредерик Огастес Нэпп.
Ф.О. Нэпп имел юридическое образование и работал адвокатом в родном городе Прескотт (провинция Онтарио), но это не мешало ему проявлять интерес к морской технике. Еще в 1892 году он задумался над вопросом повышения скорости перспективных судов и вскоре пришел к некоторым выводам. Он понимал, что суда традиционной конструкции не могли показывать высокие показатели скорости из-за значительного сопротивления воды, связанного с большой площадью смоченной поверхности и необходимостью «прорезания» волн. Для исключения подобных негативных эффектов, по мнению мистера Нэппа, требовалось минимизировать контакт судна с водой.
Knapp Roller Boat в доке. Фото Torontoist.com
Известно, что брошенное в воду бревно лишь частично погружается, тогда как некоторая часть его поперечного сечения остается над поверхностью. При этом бревно может свободно вращаться вокруг продольной оси, сохраняя прежнюю «осадку». Именно этот принцип Ф.О. Нэпп решил использовать в своем оригинальном проекте. Он планировал построить судно с цилиндрическим корпусом, минимально погружающимся в воду и способным вращаться, обеспечивая поступательное движение.
Конструктор предположил, что судно с цилиндрическим корпусом большого удлинения сможет перемещаться по воде с минимальной осадкой и, как следствие, с уменьшенным сопротивлением среды. Благодаря этому появлялась теоретическая возможность увеличить скорость хода, а также сократить потребную мощность силовой установки. Тем не менее, такое судно должно было отличаться достаточно сложной конструкцией. Следовало использовать внешний корпус, играющий роли водоизмещающего агрегата и гребного колеса. Внутри него требовалось расположить подвижную платформу с местами для установки двигателя и трансмиссии, размещения экипажа, пассажиров и груза и т.д. Во время движения центральная платформа должна была сохранять горизонтальное положение, тогда как внешнему корпусу следовало постоянно вращаться.
Подобная конструкция создает определенные трудности с классификацией необычного образца. Судно с вращающимся внешним корпусом не укладывается в существующую классификацию, из-за чего его приходится относить к отдельному классу. Зарубежные исследователи нередко определяют разработку Ф.О. Нэппа как roller ship («роликовое судно»), однако в таком случае она оказывается «одноклассником» судна французского конструктора Эрнеста Базена, имевшего совершенно другую конструкцию и иные принципы работы. При этом, однако, определение «роликовое судно» вполне соответствует основным идеям проекта и потому имеет полное право на существование.
Чертеж из патента на оригинальную схему судна
По некоторым данным, в середине девяностых годов XIX века Ф.О. Нэпп, работавший над собственным проектом скоростного судна, посетил Францию, где в то время проводились испытания судна-роллера конструкции Э. Базена. Вернувшись в Прескотт, он доработал свой проект с учетом полученных знаний и вскоре построил макетный образец скоростного судна. Небольшое устройство использовало оригинальный принцип движения и комплектовалось силовой установкой в виде часового механизма.
Изготовив рабочую модель, Ф.О. Нэпп попытался предложить проект потенциальному заказчику в лице британского судостроения. Макет и документация были показаны специалистам Кораблестроительного центра Глазго. Судостроители рассмотрели представленный образец и пришли к выводу, что он представляет некоторый интерес. Впрочем, никто не пожелал брать на себя ответственность, давать ход оригинальным идеям и финансировать строительство опытного образца. Инженеру-энтузиасту пришлось отправиться домой и вновь заняться юридической практикой.
К счастью для перспективного проекта, вскоре Ф.О. Нэпп познакомился с промышленником Джорджем Гудвином. Этот человек имел солидное состояние и проявлял интерес к перспективным разработкам, способным приумножить капитал. Дж. Гудвин посчитал, что при успешной реализации проект принесет миллионы и прославит Канаду. Учитывая перспективы скоростных судов, промышленник согласился профинансировать дальнейшие работы. На проведение разработки, строительства и испытаний опытного образца он выделил 10 тыс. канадских долларов. Кроме того, проект заинтересовал руководителя почтовой службы Уильяма Мулока, который тоже решил стать спонсором.
Пока Ф.О. Нэпп решал финансовые и организационные вопросы, патентные ведомства Канады и Соединенных Штатов занимались проверкой и регистрацией его изобретения. Так, заявка в американское патентное бюро была отправлена в конце февраля 1896 года, а патент был получен в апреле 1897-го. К моменту получения документа конструктор и его спонсоры завершили разработку полноценного опытного образца и нашли предприятие-подрядчика, которому предстояло заняться его строительством.
Открытка с изображением судна и его создателя. Фото Torontoist.com
В качестве строителя первого скоростного судна новой конструкции был выбран металлургический завод Polson Iron Works (г. Торонто). Он имел большой опыт производства крупногабаритных металлических конструкций, и потому вполне мог справиться с поставленными задачами. Закладка судна состоялась в течение месяца после получения патента. В течение нескольких следующих месяцев рабочие завода изготавливали различные детали и собирали их в единую конструкцию.
Интересен тот факт, что опытовое судно нового типа не получило собственного имени. В различных источниках упоминается название Knapp Roller Boat («Роликовая лодка Нэппа»), однако есть основания полагать, что оно появилось благодаря прессе, а не силами создателей проекта. Так или иначе, оригинальная разработка канадского адвоката так и осталась в истории под простым и логичным названием – «Роликовая лодка».
Даже после подачи заявки на получение патента Ф.О. Нэпп продолжал развивать свои идеи, в результате чего конструкция опытного образца заметно отличалась от описанной в патенте. Более того, по мере испытаний и доводки полноценное судно несколько раз дорабатывалось путем установки тех или иных устройств или даже изменения компоновки.
Судно-роллер во время строительства. Фото Ocean-media.su
Согласно патенту, судно должно было иметь цилиндрический внешний корпус, с торцов прикрытый крышками в виде усеченных конусов с крупными центральными проемами. На внешней поверхности такого корпуса помещались три набора плиц, при помощи которых корпус выполнял функции гребного колеса. Внутри корпуса на подшипниках или роликах предлагалось помещать три меньших цилиндрических устройства, вмещавших все необходимые устройства и объемы. В этих корпусах следовало монтировать паровые машины, центральный пост, грузовые и пассажирские отсеки и т.д. При помощи особых механических передач двигатель соединялся с подвижным внешним корпусом. Во время движения внутренние корпуса должны были сохранять свое положение, тогда как внешний вращался вокруг продольной оси, обеспечивая передвижение.
«Патентный» вариант проекта подразумевал использование оригинальной рулевой системы. Из боковых люков внешнего корпуса выводилась пара осей для установки качающихся рулевых устройств. Каждое такое устройство представляло собой раму, на заднем конце которой помещалась лопасть требуемой площади. Для выполнения маневра следовало погрузить в воду соответствующую лопасть. Она создавала сопротивление и помогала судну изменить курс.
Опытовое судно сохранило требуемую конструкцию внешнего корпуса. Он представлял собой металлическую трубу с коническими торцевыми крышками. Корпус предлагалось изготавливать на основе металлического каркаса, обшитого листами требуемых размеров. Гребные лопасти небольшой высоты устанавливались только на центральной части корпуса. Несколько внутренних кольцевых шпангоутов отличались усиленной конструкцией и фактически являлись рельсами, по которым должна была перемещаться внутренняя платформа с необходимыми устройствами. В основе последней лежала металлическая ферма, оснащенная креплениями для необходимых агрегатов и набором роликов для взаимодействия с внешним корпусом.
Интерьер корпуса. Видны подвижная платформа и ее рельсы. Фото Ocean-media.su
По некоторым данным, в центральной части внутренней платформы предусматривалось размещение угольного бункера. Небольшие объемы для хранения твердого топлива также могли располагаться и в других частях судна. Были использованы два отдельных паровых двигателя. Каждый имел собственную топку и котел, выдававшие пар на отдельную поршневую машину. Последние располагались в бортовых частях платформы. Вследствие наличия двух машин судно получило две дымовые трубы. Продукты горения выводились из топки по трубам, проложенным под «потолком» внутреннего объема, и далее уходили в невысокие вертикальные патрубки.
Из боковых люков внешнего корпуса выступали небольшие участки платформы, на которых поместили более крупные площадки. Эти площадки, получившие жесткое ограждение, могли использоваться для наблюдения за морем. Кроме того, они служили основанием для рулевых устройств.
Общая длина опытового судна Knapp Roller Boat составляла 110 футов (33,5 м), диаметр – 22 фута (6,7 м). Общая масса конструкции достигала 100 т, однако объемное водоизмещение было значительно ниже. При нормальной загрузке судно погружалось в воду всего на 500-600 мм. Такие габариты позволили оснастить прототип всем необходимым оборудованием, при помощи которого он мог бы продемонстрировать свои возможности. Тем не менее, опытный образец отличался малыми внутренними объемами, из-за чего не мог использоваться в качестве полноценного транспортного средства. Достаточными размерами грузопассажирских кабин должны были отличаться следующие суда серии, строительство которых планировалось начать после успешных испытаний прототипа.
Roller Boat незадолго до начала испытаний. Фото Torontoist.com
Основные строительные работы завершились в сентябре 1897 года. Однако по тем или иным причинам подготовка к испытаниям затянулась. 17 сентября специалисты впервые проверили работу паровых машин. Также осуществлялись различные доработки разных элементов конструкции. Из-за этого спуск на воду несколько раз откладывался. Очередной датой спуска и начала испытаний было назначено 19 октября.
Никто не делал тайны из перспективного проекта, вследствие чего многие жители Торонто в назначенный день собрались на набережной, чтобы лично увидеть начало испытаний. Ф.О. Нэпп с женой и сыном, хозяин металлургического завода Уильям Полсон, а также представители прессы поднялись на борт опытового судна. Но из-за технических проблем спуск на воду вновь не состоялся и был перенесен на два дня. 21 октября судно, выкрашенное в эффектный красный цвет, сошло со слипа, развело пары и впервые начало самостоятельное плавание.
Производя немалый шум, судно, управляемое капитаном Гарднером Бойдом, медленно двигалось по гавани Торонто. По неким причинам к моменту начала испытаний не удалось изготовить полноценную работоспособную рулевую систему, из-за чего прототип маневрировал исключительно по воле волн и ветра. К счастью, природа не стала выбрасывать судно на берег или отправлять его к ближайшим островам. Во время первой проверки судно делало не более шести оборотов внешнего корпуса за минуту. Как следствие, скорость хода не превышала нескольких узлов. Тем не менее, и при таких характеристиках Knapp Roller Boat смогло на практике показать работоспособность оригинальной конструкции.
Судно на ходу. Фото Torontoist.com
Наблюдавшая за испытаниями толпа тут же выдумала перспективному судну прозвища Flying Scotsman и Roll Britannia – «Летучий шотландец» и «Катящаяся Британия» соответственно. Автор проекта высоко оценил проверку. Он отметил, что при малой скорости вращения корпуса судно показало приемлемую скорость. При разгоне корпуса до 60-70 оборотов в минуту, в теории, можно было получить высочайшие характеристики и безоговорочное преимущество перед существующими судами.
В течение нескольких следующих дней Ф.О. Нэпп и специалисты завода Polson Iron Works определили круг необходимых доработок и незначительно модернизировали прототип. Так, на обшивке установили плицы длиной во весь корпус, а на боковых дымовых трубах появились крупные видимые метки, позволявшие различать правый и левый борт. 27 октября доработанное судно вновь вывели в гавань для проверки. Изменение движителя оправдало себя – удалось получить значительный рост скорости. Судно без труда могло соревноваться с существующими катерами или лодками и даже побеждать в гонках с ними. В то же время, отсутствие рулевой системы и другие недостатки конструкции все еще давали знать о себе.
Относительный успех испытаний первого опытного образца давал возможность продолжать работы. На зиму 1897-98 годов прототип отправили на хранение на завод-изготовитель. Инженеры тем временем занялись разработкой нового проекта. Согласно ряду заявлений, теперь планировалось построить «роликовое судно» с корпусом длиной около 75 м. Отмечалось, что использование иных металлов и сплавов позволит сократить массу конструкции до приемлемых значений. Кроме того, уже к этому времени Ф.О. Нэпп строил планы по дальнейшему развитию оригинальных идей.
Ходовые испытания. Фото Strangernn.livejournal.com
Результатом проекта должно было стать полноразмерное судно, пригодное для совершения трансатлантических рейсов. Рассматривалась возможность строительства судна с внешним корпусом длиной 250 м и диаметром 60 м. При использовании достаточно мощной силовой установки такое плавсредство могло развивать скорость не менее 45-50 узлов. Как утверждал конструктор, в таком случае пассажир, купив билет на рейс через Атлантику, мог бы позавтракать в Канаде, а следующий утренний прием пищи совершить уже в Британии.
По результатам первых испытаний оригинальный проект получил высокие оценки, а его большое будущее почти не вызывало сомнений. Пресса Канады и других стран много писала о перспективной разработке и оценивала коммерческий потенциал будущего полноразмерного судна. Тем не менее, вскоре авторы проекта и журналисты стали терять свой оптимизм. По ряду причин темпы проектных работ сократились, а будущее «роликового судна» оказалось под большим вопросом.
По имеющимся данным, после окончания зимы в 1898 году опытный образец так и остался на заводе «Полсон». Чуть позже его перевели на другую сухопутную площадку. Какой-либо заметный прогресс в рамках проекта отсутствовал. Строительство второго прототипа, отличающегося увеличенными размерами, не начиналось. Точные причины этого неизвестны, но существуют некоторые версии. С 1898 года в контексте проекта Knapp Roller Boat перестает упоминаться промышленник Дж. Гудвин. Вероятнее всего, в определенный момент он разочаровался в оригинальном проекте и отказался от дальнейшего его финансирования. Сокращение бюджета привело к понятным последствиям в виде замедления работ и неясного будущего.
Перспективное судно-роллер для трансатлантических линий. Рисунок Ocean-media.su
Потеряв главного спонсора, Ф.О. Нэпп попытался найти нового. Проект судна необычной конструкции был предложено военному ведомству Соединенных Штатов, однако оно не заинтересовалось такой техникой. В такой ситуации строительство второго судна уже не планировалось, и авторы проекта надеялись хотя бы завершить доводку первого, а также найти ему применение. В середине 1899 года появилось новое предложение, касавшееся дальнейшей судьбы первого прототипа.
Судно Knapp Roller Boat отправили в г. Прескотт для проведения очередной модернизации. К этому времени удалось найти новых спонсоров из финансовых кругов Чикаго. В будущем они также могли оплатить строительство второго «роллера». Заручившись поддержкой, мистер Нэпп и его коллеги отправились на своем судне на новое место.
Во время плавания по о. Онтарио судно попало в бурю, вследствие чего произошла поломка главной машины. Экипаж смог провести ремонт прямо на месте, без захода в какой-либо порт. Однако из-за поломки и ремонта Roller Boat разминулось с судном, которое должно было подвезти запас угля. Из-за этого экспериментальный образец продрейфовал около 27 миль и попал в район г. Порт-Боуменвилл. Там удалось причалить и пополнить запасы топлива. Переход в Прескотт продолжился. Однако и после этого не обошлось без неприятных неожиданностей. Ночью из-за сильного ветра и высоких волн оборвался якорь. Неуправляемое судно выбросило на берег к западу от Порт-Боуменвилла.
Схема модернизированного "роллера" для транспортировки угля. Рисунок Torontoist.com
Около месяца уникальное судно оставалось на берегу, и только в июле его удалось вернуть на воду и отбуксировать в порт Прескотта. Там судно вновь отправили в цех для ремонта и модернизации. Финансовые возможности Ф.О. Нэппа оставляли желать лучшего, но ему все же удалось разработать проект модернизации, позволявший получить желаемые результаты.
Прежде всего, предлагалось уменьшить внешний корпус. При сохранении диаметра его длина уменьшалась до 24 м. Две паровые машины заменялись одной, установленной в центре корпуса. Также дорабатывались многие другие узлы и агрегаты. По опыту разработки и испытаний техники, инженер-адвокат перестал говорить о достижении уникально высоких характеристик. После доработки, по его подсчетам, судно могло развить скорость не более 12-14 узлов.
Несмотря на достигнутые договоренности, чикагские спонсоры так и не предоставили обещанное финансирование. Как следствие, модернизация не была проведена. Ф.О. Нэппу пришлось вновь искать способы заработать на имеющемся образце. Выход был найден: «роликовое судно» стало паромом, призванным курсировать через р. Св. Лаврентия и доставлять людей из г. Прескотт на северном берегу в г. Огденсберн (США) на южном. Однако и эта затея завершилась провалом. В первом же рейсе паром столкнулся с плохой погодой, и экипаж потерял ориентацию. Судно оказалось выброшено на пляж южного берега. Там оно оставалось в течение следующих четырех лет.
Угольная баржа, выброшенная на берег. Фото Torontoist.com
В 1902 году конструктор получил патент на судно-роллер, предназначенное для перевозки угля. В следующем году единственный построенный образец сняли с мели и отправили в Торонто для перестройки. Новый проект подразумевал перенос паровой машины к одному из торцов платформы, а высвободившиеся объемы следовало использовать для перевозки груза. Внутри внешнего корпуса предлагалось монтировать крупные цилиндрические бункеры. Загрузка и разгрузка должны были осуществляться при помощи конвейерной ленты и набора направляющих, жестко закрепленных на продольной оси судна.
По ряду причин, работы достаточно быстро остановились, в результате чего частично разукомплектованное судно поставили на прикол. В 1907 году Ф.О. Нэпп попытался предложить угольной компании Eastern Coal Company из Галифакса опытовое судно, перестроенное в баржу. В такой конфигурации с него следовало снять двигатель, заблокировать внутреннюю платформу, установить на бортовые люки крышки и проделать загрузочное отверстие в верхней части корпуса. Буксировать такую баржу предлагалось «по-старому»: одним из торцов вперед. Заказчик согласился приобрести подобную баржу, и компания Polson Iron Works приступила к «модернизации» судна.
Во время проведения работ будущая баржа в очередной раз попала в шторм. Она сорвалась с канатов, и вскоре волны и ветер ударили пустой корпус о судно Turbinia, стоявшее в порту неподалеку. К счастью, «атакованное» судно отделалось лишь небольшой вмятиной и вдавленным внутрь корпуса иллюминатором, который, однако, не разбился.
Останки судна за несколько лет до их уничтожения. Фото Strangernn.livejournal.com
Несмотря на незначительный ущерб, хозяева судна Turbinia отправились в суд с иском к Ф.О. Нэппу и У. Полсону. По результатам рассмотрения иска хозяевам недостроенной баржи пришлось компенсировать ремонт поврежденного судна, оцененный в 241 доллар США, а также выплатить штраф в 250 долларов. Кроме того, вскоре появилось дополнительное решение: поскольку ответчики не выплатили штраф и компенсацию, корпус баржи-роллера следовало продать третьей стороне с целью погашения задолженности. Изъятую конструкцию предложили компаниям National Lead Works и Antipiksky Metal Company, однако они не согласились приобретать груду металла за требуемые 600 долларов.
Другие скупщики утильсырья тоже не заинтересовались изъятым корпусом, и поэтому в течение долгих лет он оставался на берегу вблизи Торонто. Под действием негативных факторов корпус постепенно разрушался. В 1914 году с ним столкнулось недавно построенное судно, что привело к понятным последствиям. Никому не нужный корпус судна Knapp Roller Boat оставался на своем месте до 1933 года. По имеющимся данным, останки прототипа были закопаны при строительстве нового железнодорожного виадука. Сравнительно недавно было установлено, что отдельные элементы корпуса все еще могут быть найдены под этим сооружением.
Несмотря на ряд неудач и отсутствие значительных успехов, Фредерик Огастес Нэпп продолжил развитие своих оригинальных идей. Вплоть до начала двадцатых годов он регулярно представлял новые проекты, основанные на уже известных идеях. К примеру, в 1922 году он рассказал прессе о планах по строительству целого флота «роллеров», а также о наработках в области электрического наземного транспорта. Впрочем, эти идеи уже не дошли до практической реализации, а главным источником доходов изобретателя, как и ранее, было не строительство транспортных средств, а адвокатские услуги.
Разбитый корпус с другого ракурса. Фото Strangernn.livejournal.com
В основе необычного проекта Ф.О. Нэппа лежала оригинальная идея повышения скорости судна за счет резкого уменьшения смоченной поверхности и использования необычного движителя. По задумке изобретателя, такие технические решения позволяли получить высокие ходовые характеристики и, как следствие, значительные преимущества перед судами традиционной конструкции. Тем не менее, уже во время первых испытаний было установлено, что предложенный проект имеет массу проблем, часть которых попросту исключают эксплуатацию техники в реальных перевозках.
Одной из главных проблем проекта была недостаточная мощность силовой установки. Паровые машины не обеспечивали требуемую скорость вращения внешнего корпуса, из-за чего на практике скорость не превышала 5-7 узлов. Повышение оборотов на тот момент не представлялось возможным в связи с отсутствием силовых установок с требуемыми характеристиками. Более того, использование достаточно мощного двигателя должно было повлечь за собой новые проблемы, связанные с балансировкой подвижной внутренней платформы внутри вращающегося корпуса.
Имелись определенные проблемы с компоновкой. К примеру, так и не удалось решить вопрос оптимального размещения центрального поста, способного обеспечить требуемый обзор во всех условиях. Размещение рубки на боковой платформе не давало нужного удобства вождения, тогда как установка органов управления внутри корпуса либо лишала экипаж всякого обзора, либо требовала разместить на вращающемся агрегате круговое остекление.
Один из последних снимков бывшего "роллера". Фото Torontoist.com
Невозможность разгона до приемлемых скоростей ухудшалась неприемлемо низкой мореходностью. Даже при небольшом волнении вода могла попадать внутрь корпуса через бортовые люки, а цилиндрический корпус по определению не мог показать высокую всхожесть на волну. Наконец, крупный корпус отличался большой парусностью, из-за чего ветер или волны достаточной силы могли попросту остановить судно, не давая ему продвигаться вперед. Часть этих проблем могла быть решена путем перестройки всей конструкции и использования мощного двигателя, но Ф.О. Нэпп попросту не имел возможности осуществить требуемую модернизацию.
Оригинальный проект канадского адвоката позволил проверить на практике нестандартный облик перспективного скоростного судна и сделать все нужные выводы. Было установлено, что предложенная конструкция не имеет никаких реальных перспектив. Как следствие, судно типа Knapp Roller Boat оказалось единственным представителем своего необычного класса. В дальнейшем подобная архитектура морской техники в новых проектах не использовалась ввиду отсутствия каких-либо перспектив. И все же проект Ф.О. Нэппа решил одну из ставившихся задач: он смог привлечь к канадскому судостроению внимание всего мира. Можно даже сказать, что именно это и стало самым заметным результатом всех работ.
По материалам:
http://torontoist.com/
http://maritimehistoryofthegreatlakes.ca/
http://ocean-media.su/
http://torontoist.com/
http://blogto.com/
http://strangernn.livejournal.com/
https://google.com/patents/US580789
Ф.О. Нэпп имел юридическое образование и работал адвокатом в родном городе Прескотт (провинция Онтарио), но это не мешало ему проявлять интерес к морской технике. Еще в 1892 году он задумался над вопросом повышения скорости перспективных судов и вскоре пришел к некоторым выводам. Он понимал, что суда традиционной конструкции не могли показывать высокие показатели скорости из-за значительного сопротивления воды, связанного с большой площадью смоченной поверхности и необходимостью «прорезания» волн. Для исключения подобных негативных эффектов, по мнению мистера Нэппа, требовалось минимизировать контакт судна с водой.
Knapp Roller Boat в доке. Фото Torontoist.com
Известно, что брошенное в воду бревно лишь частично погружается, тогда как некоторая часть его поперечного сечения остается над поверхностью. При этом бревно может свободно вращаться вокруг продольной оси, сохраняя прежнюю «осадку». Именно этот принцип Ф.О. Нэпп решил использовать в своем оригинальном проекте. Он планировал построить судно с цилиндрическим корпусом, минимально погружающимся в воду и способным вращаться, обеспечивая поступательное движение.
Конструктор предположил, что судно с цилиндрическим корпусом большого удлинения сможет перемещаться по воде с минимальной осадкой и, как следствие, с уменьшенным сопротивлением среды. Благодаря этому появлялась теоретическая возможность увеличить скорость хода, а также сократить потребную мощность силовой установки. Тем не менее, такое судно должно было отличаться достаточно сложной конструкцией. Следовало использовать внешний корпус, играющий роли водоизмещающего агрегата и гребного колеса. Внутри него требовалось расположить подвижную платформу с местами для установки двигателя и трансмиссии, размещения экипажа, пассажиров и груза и т.д. Во время движения центральная платформа должна была сохранять горизонтальное положение, тогда как внешнему корпусу следовало постоянно вращаться.
Подобная конструкция создает определенные трудности с классификацией необычного образца. Судно с вращающимся внешним корпусом не укладывается в существующую классификацию, из-за чего его приходится относить к отдельному классу. Зарубежные исследователи нередко определяют разработку Ф.О. Нэппа как roller ship («роликовое судно»), однако в таком случае она оказывается «одноклассником» судна французского конструктора Эрнеста Базена, имевшего совершенно другую конструкцию и иные принципы работы. При этом, однако, определение «роликовое судно» вполне соответствует основным идеям проекта и потому имеет полное право на существование.
Чертеж из патента на оригинальную схему судна
По некоторым данным, в середине девяностых годов XIX века Ф.О. Нэпп, работавший над собственным проектом скоростного судна, посетил Францию, где в то время проводились испытания судна-роллера конструкции Э. Базена. Вернувшись в Прескотт, он доработал свой проект с учетом полученных знаний и вскоре построил макетный образец скоростного судна. Небольшое устройство использовало оригинальный принцип движения и комплектовалось силовой установкой в виде часового механизма.
Изготовив рабочую модель, Ф.О. Нэпп попытался предложить проект потенциальному заказчику в лице британского судостроения. Макет и документация были показаны специалистам Кораблестроительного центра Глазго. Судостроители рассмотрели представленный образец и пришли к выводу, что он представляет некоторый интерес. Впрочем, никто не пожелал брать на себя ответственность, давать ход оригинальным идеям и финансировать строительство опытного образца. Инженеру-энтузиасту пришлось отправиться домой и вновь заняться юридической практикой.
К счастью для перспективного проекта, вскоре Ф.О. Нэпп познакомился с промышленником Джорджем Гудвином. Этот человек имел солидное состояние и проявлял интерес к перспективным разработкам, способным приумножить капитал. Дж. Гудвин посчитал, что при успешной реализации проект принесет миллионы и прославит Канаду. Учитывая перспективы скоростных судов, промышленник согласился профинансировать дальнейшие работы. На проведение разработки, строительства и испытаний опытного образца он выделил 10 тыс. канадских долларов. Кроме того, проект заинтересовал руководителя почтовой службы Уильяма Мулока, который тоже решил стать спонсором.
Пока Ф.О. Нэпп решал финансовые и организационные вопросы, патентные ведомства Канады и Соединенных Штатов занимались проверкой и регистрацией его изобретения. Так, заявка в американское патентное бюро была отправлена в конце февраля 1896 года, а патент был получен в апреле 1897-го. К моменту получения документа конструктор и его спонсоры завершили разработку полноценного опытного образца и нашли предприятие-подрядчика, которому предстояло заняться его строительством.
Открытка с изображением судна и его создателя. Фото Torontoist.com
В качестве строителя первого скоростного судна новой конструкции был выбран металлургический завод Polson Iron Works (г. Торонто). Он имел большой опыт производства крупногабаритных металлических конструкций, и потому вполне мог справиться с поставленными задачами. Закладка судна состоялась в течение месяца после получения патента. В течение нескольких следующих месяцев рабочие завода изготавливали различные детали и собирали их в единую конструкцию.
Интересен тот факт, что опытовое судно нового типа не получило собственного имени. В различных источниках упоминается название Knapp Roller Boat («Роликовая лодка Нэппа»), однако есть основания полагать, что оно появилось благодаря прессе, а не силами создателей проекта. Так или иначе, оригинальная разработка канадского адвоката так и осталась в истории под простым и логичным названием – «Роликовая лодка».
Даже после подачи заявки на получение патента Ф.О. Нэпп продолжал развивать свои идеи, в результате чего конструкция опытного образца заметно отличалась от описанной в патенте. Более того, по мере испытаний и доводки полноценное судно несколько раз дорабатывалось путем установки тех или иных устройств или даже изменения компоновки.
Судно-роллер во время строительства. Фото Ocean-media.su
Согласно патенту, судно должно было иметь цилиндрический внешний корпус, с торцов прикрытый крышками в виде усеченных конусов с крупными центральными проемами. На внешней поверхности такого корпуса помещались три набора плиц, при помощи которых корпус выполнял функции гребного колеса. Внутри корпуса на подшипниках или роликах предлагалось помещать три меньших цилиндрических устройства, вмещавших все необходимые устройства и объемы. В этих корпусах следовало монтировать паровые машины, центральный пост, грузовые и пассажирские отсеки и т.д. При помощи особых механических передач двигатель соединялся с подвижным внешним корпусом. Во время движения внутренние корпуса должны были сохранять свое положение, тогда как внешний вращался вокруг продольной оси, обеспечивая передвижение.
«Патентный» вариант проекта подразумевал использование оригинальной рулевой системы. Из боковых люков внешнего корпуса выводилась пара осей для установки качающихся рулевых устройств. Каждое такое устройство представляло собой раму, на заднем конце которой помещалась лопасть требуемой площади. Для выполнения маневра следовало погрузить в воду соответствующую лопасть. Она создавала сопротивление и помогала судну изменить курс.
Опытовое судно сохранило требуемую конструкцию внешнего корпуса. Он представлял собой металлическую трубу с коническими торцевыми крышками. Корпус предлагалось изготавливать на основе металлического каркаса, обшитого листами требуемых размеров. Гребные лопасти небольшой высоты устанавливались только на центральной части корпуса. Несколько внутренних кольцевых шпангоутов отличались усиленной конструкцией и фактически являлись рельсами, по которым должна была перемещаться внутренняя платформа с необходимыми устройствами. В основе последней лежала металлическая ферма, оснащенная креплениями для необходимых агрегатов и набором роликов для взаимодействия с внешним корпусом.
Интерьер корпуса. Видны подвижная платформа и ее рельсы. Фото Ocean-media.su
По некоторым данным, в центральной части внутренней платформы предусматривалось размещение угольного бункера. Небольшие объемы для хранения твердого топлива также могли располагаться и в других частях судна. Были использованы два отдельных паровых двигателя. Каждый имел собственную топку и котел, выдававшие пар на отдельную поршневую машину. Последние располагались в бортовых частях платформы. Вследствие наличия двух машин судно получило две дымовые трубы. Продукты горения выводились из топки по трубам, проложенным под «потолком» внутреннего объема, и далее уходили в невысокие вертикальные патрубки.
Из боковых люков внешнего корпуса выступали небольшие участки платформы, на которых поместили более крупные площадки. Эти площадки, получившие жесткое ограждение, могли использоваться для наблюдения за морем. Кроме того, они служили основанием для рулевых устройств.
Общая длина опытового судна Knapp Roller Boat составляла 110 футов (33,5 м), диаметр – 22 фута (6,7 м). Общая масса конструкции достигала 100 т, однако объемное водоизмещение было значительно ниже. При нормальной загрузке судно погружалось в воду всего на 500-600 мм. Такие габариты позволили оснастить прототип всем необходимым оборудованием, при помощи которого он мог бы продемонстрировать свои возможности. Тем не менее, опытный образец отличался малыми внутренними объемами, из-за чего не мог использоваться в качестве полноценного транспортного средства. Достаточными размерами грузопассажирских кабин должны были отличаться следующие суда серии, строительство которых планировалось начать после успешных испытаний прототипа.
Roller Boat незадолго до начала испытаний. Фото Torontoist.com
Основные строительные работы завершились в сентябре 1897 года. Однако по тем или иным причинам подготовка к испытаниям затянулась. 17 сентября специалисты впервые проверили работу паровых машин. Также осуществлялись различные доработки разных элементов конструкции. Из-за этого спуск на воду несколько раз откладывался. Очередной датой спуска и начала испытаний было назначено 19 октября.
Никто не делал тайны из перспективного проекта, вследствие чего многие жители Торонто в назначенный день собрались на набережной, чтобы лично увидеть начало испытаний. Ф.О. Нэпп с женой и сыном, хозяин металлургического завода Уильям Полсон, а также представители прессы поднялись на борт опытового судна. Но из-за технических проблем спуск на воду вновь не состоялся и был перенесен на два дня. 21 октября судно, выкрашенное в эффектный красный цвет, сошло со слипа, развело пары и впервые начало самостоятельное плавание.
Производя немалый шум, судно, управляемое капитаном Гарднером Бойдом, медленно двигалось по гавани Торонто. По неким причинам к моменту начала испытаний не удалось изготовить полноценную работоспособную рулевую систему, из-за чего прототип маневрировал исключительно по воле волн и ветра. К счастью, природа не стала выбрасывать судно на берег или отправлять его к ближайшим островам. Во время первой проверки судно делало не более шести оборотов внешнего корпуса за минуту. Как следствие, скорость хода не превышала нескольких узлов. Тем не менее, и при таких характеристиках Knapp Roller Boat смогло на практике показать работоспособность оригинальной конструкции.
Судно на ходу. Фото Torontoist.com
Наблюдавшая за испытаниями толпа тут же выдумала перспективному судну прозвища Flying Scotsman и Roll Britannia – «Летучий шотландец» и «Катящаяся Британия» соответственно. Автор проекта высоко оценил проверку. Он отметил, что при малой скорости вращения корпуса судно показало приемлемую скорость. При разгоне корпуса до 60-70 оборотов в минуту, в теории, можно было получить высочайшие характеристики и безоговорочное преимущество перед существующими судами.
В течение нескольких следующих дней Ф.О. Нэпп и специалисты завода Polson Iron Works определили круг необходимых доработок и незначительно модернизировали прототип. Так, на обшивке установили плицы длиной во весь корпус, а на боковых дымовых трубах появились крупные видимые метки, позволявшие различать правый и левый борт. 27 октября доработанное судно вновь вывели в гавань для проверки. Изменение движителя оправдало себя – удалось получить значительный рост скорости. Судно без труда могло соревноваться с существующими катерами или лодками и даже побеждать в гонках с ними. В то же время, отсутствие рулевой системы и другие недостатки конструкции все еще давали знать о себе.
Относительный успех испытаний первого опытного образца давал возможность продолжать работы. На зиму 1897-98 годов прототип отправили на хранение на завод-изготовитель. Инженеры тем временем занялись разработкой нового проекта. Согласно ряду заявлений, теперь планировалось построить «роликовое судно» с корпусом длиной около 75 м. Отмечалось, что использование иных металлов и сплавов позволит сократить массу конструкции до приемлемых значений. Кроме того, уже к этому времени Ф.О. Нэпп строил планы по дальнейшему развитию оригинальных идей.
Ходовые испытания. Фото Strangernn.livejournal.com
Результатом проекта должно было стать полноразмерное судно, пригодное для совершения трансатлантических рейсов. Рассматривалась возможность строительства судна с внешним корпусом длиной 250 м и диаметром 60 м. При использовании достаточно мощной силовой установки такое плавсредство могло развивать скорость не менее 45-50 узлов. Как утверждал конструктор, в таком случае пассажир, купив билет на рейс через Атлантику, мог бы позавтракать в Канаде, а следующий утренний прием пищи совершить уже в Британии.
По результатам первых испытаний оригинальный проект получил высокие оценки, а его большое будущее почти не вызывало сомнений. Пресса Канады и других стран много писала о перспективной разработке и оценивала коммерческий потенциал будущего полноразмерного судна. Тем не менее, вскоре авторы проекта и журналисты стали терять свой оптимизм. По ряду причин темпы проектных работ сократились, а будущее «роликового судна» оказалось под большим вопросом.
По имеющимся данным, после окончания зимы в 1898 году опытный образец так и остался на заводе «Полсон». Чуть позже его перевели на другую сухопутную площадку. Какой-либо заметный прогресс в рамках проекта отсутствовал. Строительство второго прототипа, отличающегося увеличенными размерами, не начиналось. Точные причины этого неизвестны, но существуют некоторые версии. С 1898 года в контексте проекта Knapp Roller Boat перестает упоминаться промышленник Дж. Гудвин. Вероятнее всего, в определенный момент он разочаровался в оригинальном проекте и отказался от дальнейшего его финансирования. Сокращение бюджета привело к понятным последствиям в виде замедления работ и неясного будущего.
Перспективное судно-роллер для трансатлантических линий. Рисунок Ocean-media.su
Потеряв главного спонсора, Ф.О. Нэпп попытался найти нового. Проект судна необычной конструкции был предложено военному ведомству Соединенных Штатов, однако оно не заинтересовалось такой техникой. В такой ситуации строительство второго судна уже не планировалось, и авторы проекта надеялись хотя бы завершить доводку первого, а также найти ему применение. В середине 1899 года появилось новое предложение, касавшееся дальнейшей судьбы первого прототипа.
Судно Knapp Roller Boat отправили в г. Прескотт для проведения очередной модернизации. К этому времени удалось найти новых спонсоров из финансовых кругов Чикаго. В будущем они также могли оплатить строительство второго «роллера». Заручившись поддержкой, мистер Нэпп и его коллеги отправились на своем судне на новое место.
Во время плавания по о. Онтарио судно попало в бурю, вследствие чего произошла поломка главной машины. Экипаж смог провести ремонт прямо на месте, без захода в какой-либо порт. Однако из-за поломки и ремонта Roller Boat разминулось с судном, которое должно было подвезти запас угля. Из-за этого экспериментальный образец продрейфовал около 27 миль и попал в район г. Порт-Боуменвилл. Там удалось причалить и пополнить запасы топлива. Переход в Прескотт продолжился. Однако и после этого не обошлось без неприятных неожиданностей. Ночью из-за сильного ветра и высоких волн оборвался якорь. Неуправляемое судно выбросило на берег к западу от Порт-Боуменвилла.
Схема модернизированного "роллера" для транспортировки угля. Рисунок Torontoist.com
Около месяца уникальное судно оставалось на берегу, и только в июле его удалось вернуть на воду и отбуксировать в порт Прескотта. Там судно вновь отправили в цех для ремонта и модернизации. Финансовые возможности Ф.О. Нэппа оставляли желать лучшего, но ему все же удалось разработать проект модернизации, позволявший получить желаемые результаты.
Прежде всего, предлагалось уменьшить внешний корпус. При сохранении диаметра его длина уменьшалась до 24 м. Две паровые машины заменялись одной, установленной в центре корпуса. Также дорабатывались многие другие узлы и агрегаты. По опыту разработки и испытаний техники, инженер-адвокат перестал говорить о достижении уникально высоких характеристик. После доработки, по его подсчетам, судно могло развить скорость не более 12-14 узлов.
Несмотря на достигнутые договоренности, чикагские спонсоры так и не предоставили обещанное финансирование. Как следствие, модернизация не была проведена. Ф.О. Нэппу пришлось вновь искать способы заработать на имеющемся образце. Выход был найден: «роликовое судно» стало паромом, призванным курсировать через р. Св. Лаврентия и доставлять людей из г. Прескотт на северном берегу в г. Огденсберн (США) на южном. Однако и эта затея завершилась провалом. В первом же рейсе паром столкнулся с плохой погодой, и экипаж потерял ориентацию. Судно оказалось выброшено на пляж южного берега. Там оно оставалось в течение следующих четырех лет.
Угольная баржа, выброшенная на берег. Фото Torontoist.com
В 1902 году конструктор получил патент на судно-роллер, предназначенное для перевозки угля. В следующем году единственный построенный образец сняли с мели и отправили в Торонто для перестройки. Новый проект подразумевал перенос паровой машины к одному из торцов платформы, а высвободившиеся объемы следовало использовать для перевозки груза. Внутри внешнего корпуса предлагалось монтировать крупные цилиндрические бункеры. Загрузка и разгрузка должны были осуществляться при помощи конвейерной ленты и набора направляющих, жестко закрепленных на продольной оси судна.
По ряду причин, работы достаточно быстро остановились, в результате чего частично разукомплектованное судно поставили на прикол. В 1907 году Ф.О. Нэпп попытался предложить угольной компании Eastern Coal Company из Галифакса опытовое судно, перестроенное в баржу. В такой конфигурации с него следовало снять двигатель, заблокировать внутреннюю платформу, установить на бортовые люки крышки и проделать загрузочное отверстие в верхней части корпуса. Буксировать такую баржу предлагалось «по-старому»: одним из торцов вперед. Заказчик согласился приобрести подобную баржу, и компания Polson Iron Works приступила к «модернизации» судна.
Во время проведения работ будущая баржа в очередной раз попала в шторм. Она сорвалась с канатов, и вскоре волны и ветер ударили пустой корпус о судно Turbinia, стоявшее в порту неподалеку. К счастью, «атакованное» судно отделалось лишь небольшой вмятиной и вдавленным внутрь корпуса иллюминатором, который, однако, не разбился.
Останки судна за несколько лет до их уничтожения. Фото Strangernn.livejournal.com
Несмотря на незначительный ущерб, хозяева судна Turbinia отправились в суд с иском к Ф.О. Нэппу и У. Полсону. По результатам рассмотрения иска хозяевам недостроенной баржи пришлось компенсировать ремонт поврежденного судна, оцененный в 241 доллар США, а также выплатить штраф в 250 долларов. Кроме того, вскоре появилось дополнительное решение: поскольку ответчики не выплатили штраф и компенсацию, корпус баржи-роллера следовало продать третьей стороне с целью погашения задолженности. Изъятую конструкцию предложили компаниям National Lead Works и Antipiksky Metal Company, однако они не согласились приобретать груду металла за требуемые 600 долларов.
Другие скупщики утильсырья тоже не заинтересовались изъятым корпусом, и поэтому в течение долгих лет он оставался на берегу вблизи Торонто. Под действием негативных факторов корпус постепенно разрушался. В 1914 году с ним столкнулось недавно построенное судно, что привело к понятным последствиям. Никому не нужный корпус судна Knapp Roller Boat оставался на своем месте до 1933 года. По имеющимся данным, останки прототипа были закопаны при строительстве нового железнодорожного виадука. Сравнительно недавно было установлено, что отдельные элементы корпуса все еще могут быть найдены под этим сооружением.
Несмотря на ряд неудач и отсутствие значительных успехов, Фредерик Огастес Нэпп продолжил развитие своих оригинальных идей. Вплоть до начала двадцатых годов он регулярно представлял новые проекты, основанные на уже известных идеях. К примеру, в 1922 году он рассказал прессе о планах по строительству целого флота «роллеров», а также о наработках в области электрического наземного транспорта. Впрочем, эти идеи уже не дошли до практической реализации, а главным источником доходов изобретателя, как и ранее, было не строительство транспортных средств, а адвокатские услуги.
Разбитый корпус с другого ракурса. Фото Strangernn.livejournal.com
В основе необычного проекта Ф.О. Нэппа лежала оригинальная идея повышения скорости судна за счет резкого уменьшения смоченной поверхности и использования необычного движителя. По задумке изобретателя, такие технические решения позволяли получить высокие ходовые характеристики и, как следствие, значительные преимущества перед судами традиционной конструкции. Тем не менее, уже во время первых испытаний было установлено, что предложенный проект имеет массу проблем, часть которых попросту исключают эксплуатацию техники в реальных перевозках.
Одной из главных проблем проекта была недостаточная мощность силовой установки. Паровые машины не обеспечивали требуемую скорость вращения внешнего корпуса, из-за чего на практике скорость не превышала 5-7 узлов. Повышение оборотов на тот момент не представлялось возможным в связи с отсутствием силовых установок с требуемыми характеристиками. Более того, использование достаточно мощного двигателя должно было повлечь за собой новые проблемы, связанные с балансировкой подвижной внутренней платформы внутри вращающегося корпуса.
Имелись определенные проблемы с компоновкой. К примеру, так и не удалось решить вопрос оптимального размещения центрального поста, способного обеспечить требуемый обзор во всех условиях. Размещение рубки на боковой платформе не давало нужного удобства вождения, тогда как установка органов управления внутри корпуса либо лишала экипаж всякого обзора, либо требовала разместить на вращающемся агрегате круговое остекление.
Один из последних снимков бывшего "роллера". Фото Torontoist.com
Невозможность разгона до приемлемых скоростей ухудшалась неприемлемо низкой мореходностью. Даже при небольшом волнении вода могла попадать внутрь корпуса через бортовые люки, а цилиндрический корпус по определению не мог показать высокую всхожесть на волну. Наконец, крупный корпус отличался большой парусностью, из-за чего ветер или волны достаточной силы могли попросту остановить судно, не давая ему продвигаться вперед. Часть этих проблем могла быть решена путем перестройки всей конструкции и использования мощного двигателя, но Ф.О. Нэпп попросту не имел возможности осуществить требуемую модернизацию.
Оригинальный проект канадского адвоката позволил проверить на практике нестандартный облик перспективного скоростного судна и сделать все нужные выводы. Было установлено, что предложенная конструкция не имеет никаких реальных перспектив. Как следствие, судно типа Knapp Roller Boat оказалось единственным представителем своего необычного класса. В дальнейшем подобная архитектура морской техники в новых проектах не использовалась ввиду отсутствия каких-либо перспектив. И все же проект Ф.О. Нэппа решил одну из ставившихся задач: он смог привлечь к канадскому судостроению внимание всего мира. Можно даже сказать, что именно это и стало самым заметным результатом всех работ.
По материалам:
http://torontoist.com/
http://maritimehistoryofthegreatlakes.ca/
http://ocean-media.su/
http://torontoist.com/
http://blogto.com/
http://strangernn.livejournal.com/
https://google.com/patents/US580789
Информация