Фультон - [48]
Зиму 1801 года и весь 1802 год Фультон провел в напряженной работе над проектами и расчетами. Где главная причина неудачи его предшественников? По мнению Фультона, она заключалась в том, что машины их были слишком слабы для достижения больших скоростей и чересчур тяжелы для судов, на которых они устанавливались. Надо, значит, выработать новый тип паровой машины, во многом отличный от прежнего неподвижного типа. Не менее трудна была и другая задача: каким способом заставить судно подвигаться вперед? «Лапами» Жуффруа? Водяной струей и шестами Румзея? Винтом Фича и Стевенса? Гребным колесом Миллера? Все это надо определить расчетом и опытом. Затем необходимо выяснить, какое соотношение существует между размерами судна и скоростью при одинаковой мощности двигателя? Этими вопросами никто еще вплотную не занимался.
Фультона не испугало обилие и трудность стоявших перед ним новых вопросов. Прежде всего он принялся за изучение сопротивления, которое вода оказывает движущимся в ней предметам. Строители кораблей знали из опыта, что иногда два как будто одинаковых судна при одной и той же парусности обладают совершенно различной скоростью. Почти незаметная разница в очертаниях подводной части двух во всем подобных друг другу судов создает неодинаковое сопротивление при их движении по воде. Одно судно хорошо режет волну, другое зарывается носом и плохо повинуется управлению.
Только в средине XVIII столетия форма судна стала предметом научного исследования. Труды Даниила Бернулли, Эйлера и Шапмана открыли новую эпоху в судостроении. Изучая научную и техническую литературу и подчас не находя в ней ответа на интересовавшие его вопросы, Фультон решил получить их из опыта.
Сохранилась целая папка рисунков и эскизов Фультона, выполненных им с замечательной ясностью. Они показывают, как глубоко и разносторонне подходил Фультон к разрешению главных задач, связанных с постройкой парохода.
В эскизах имеются чертежи лодки, движущейся при помощи двух боковых бесконечных цепей с насаженными на них, на манер четок, гребными лопатками. Есть несколько рисунков судна с боковыми гребными колесами и с такими же колесами, помещенными у кормы. Несколько чертежей относятся к выбору двигателя и способу его соединения гребным колесом — непосредственно через вал или при помощи зубчатой передачи.
В особом лотке с водой Фультон перепробовал десятки различных моделей. Рисунок дает представление о методе, примененном Фультоном. В лотке с водой помещалась испытуемая модель (2). От нее шла бечевка (3) перекинутая через два блока (4). К концу бечевки привешивался груз (5) и отмечалось время, требуемое для опускания груза на определенную величину. Чем больше сопротивление воды, тем больший груз надо привесить для получения одинаковой скорости движения модели в воде.
Опыты эти явились дальнейшим развитием такой же работы, произведенные одной английской судостроительной компанией между 1793 и 1798 годами. Таблица, составленная Фультоном, показывает, какое сопротивление испытывают модели различного вида при движении в воде с разными скоростями.
В таблице приведены данные о сопротивлении тела с одним и тем же квадратным сечением, но разной длины и с разными очертаниями передней и задней частей. При одной и той же скорости удлиненные тела дали сопротивление в пять раз меньшее, чем тела, имевшие форму куба. При одной и той же длине заостренные бруски двигались в воде почти в два раза легче, чем бруски с тупыми концами. Фультон проделал множество опытов, изучая как изменение скорости влияет на сопротивление. Для модели, помещенной в таблице под № 5, имевшей длину в десять раз большую ее ширины, сопротивление возрастало в следующей пропорции. Принятое за единицу при скорости одной мили в час, сопротивлений увеличивалось при скорости в две мили в 3,5 раза, при четырех милях — в 12,4 раза, при скорости в восемь миль (т. е. 13 км) — в 44 раза, или около 4 килограммов на 1 квадратный сантиметр наибольшего поперечного сечения модели. Результаты этих опытов близко подходят к цифрам, полученным впоследствии при более точных лабораторных исследованиях.
К лету 1802 года первая модель парохода близилась к окончанию. Движение по воде она должна была получать от бесконечной цепи, с насаженными на ней деревянными лопастями. Цепь натягивалась на два колеса, помещенных снаружи; с каждой стороны лодки имелось по паре таких колес. Чтобы избавиться от излишнего любопытства толпы, Фультон выбрал для своих первых опытов уединенный уголок на реке Оргон, около Пломбиера. Работы эти не были доведены до конца, так как Фультон узнал, что точно такую же цепь с лопатками испытывал на реке Саоне лионский механик Леблан. Неудачные результаты, полученные при испытании цепи с лопатками, заставили Фультона отказаться от этой системы. Расчеты показали ему, что еще менее удачным будет действие «утиных лап» и реакция водяной струи. Оставались гребной винт и колесо с гребными лопатками. Теория пароходного винта была тогда совершенно не разработана. Если не считать опытов Фича, то в практике винт еще не нашел себе применения. Фультон остановился на колесе с гребными лопатками, как на более верной и испытанной конструкции.
