Появата на самоходни кораби коренно промени областта на морския транспорт. Въпреки това развитието на тази посока доведе до нови задачи и предизвикателства. Корабособствениците се интересуват от увеличаване на крейсерската скорост и намаляване на разхода на гориво. За решаването на тези проблеми бяха предложени различни идеи, включително необичайни. В края на 19 век канадският Фредерик Август Кнап предлага много забележителна версия на кораба с повишена скорост и намален разход на гориво.
F. O. Кнап имаше юридическо образование и работеше като адвокат в родния си град Прескот, Онтарио, но това не му попречи да прояви интерес към морското инженерство. Още през 1892 г. той обмисля въпроса за увеличаване на скоростта на обещаващите кораби и скоро стига до някои заключения. Той разбра, че плавателните съдове с традиционен дизайн не могат да показват показатели с висока скорост поради значителната водоустойчивост, свързана с голяма намокрена повърхност и необходимостта от „прорязване“на вълните. За да се премахнат подобни негативни ефекти, според г -н Knapp, е необходимо да се сведе до минимум контактът на съда с вода.
Ролкова лодка Knapp на дока. Снимка Torontoist.com
Известно е, че хвърлен във водата труп е само частично потопен, докато част от напречното му сечение остава над повърхността. В този случай дървеният труп може свободно да се върти около надлъжната ос, като същевременно поддържа същата "тяга". Именно този принцип на F. O. Knapp реши да го използва в оригиналния си проект. Той планира да построи кораб с цилиндричен корпус, минимално потопен във вода и способен да се върти, осигурявайки поступателно движение.
Проектантът предполага, че кораб с цилиндричен корпус с голямо удължение ще може да се движи през водата с минимална тяга и в резултат на това с намалено съпротивление на околната среда. Благодарение на това се появи теоретична възможност за увеличаване на скоростта на движение, както и за намаляване на необходимата мощност на електроцентралата. Независимо от това, такъв кораб трябваше да се отличава с доста сложен дизайн. Беше необходимо да се използва външен корпус, играещ ролята на изместваща единица и лопатка. Вътре в него беше необходимо да се намери мобилна платформа с места за инсталиране на двигателя и трансмисията, настаняване на екипажа, пътниците и товара и т.н. По време на движението централната платформа трябваше да поддържа хоризонтално положение, докато външното тяло трябваше постоянно да се върти.
Този дизайн създава определени трудности при класифицирането на необичайна проба. Кораб с въртящ се външен корпус не се вписва в съществуващата класификация, поради което трябва да бъде отнесен към отделен клас. Чуждестранните изследователи често определят развитието на F. O. Кнап е като ролков кораб, но в случая тя се оказва „съученик“на кораба на френския дизайнер Ърнест Базин, който имаше съвсем различен дизайн и различни принципи на работа. В същото време обаче дефиницията на „ролков съд“е напълно в съответствие с основните идеи на проекта и следователно има пълното право да съществува.
Черпейки от патента за оригиналната схема на кораба
Според някои доклади, в средата на деветдесетте години на XIX век F. O. Кнап, който работи по собствен проект за високоскоростен кораб, посети Франция, където по това време бяха проведени тестове на ролкова лодка, проектирана от Е. Базин. Завръщайки се в Прескот, той финализира проекта си, като взе предвид натрупаните знания и скоро построи прототип на високоскоростен кораб. Малкото устройство използва оригиналния принцип на движение и е завършено с електроцентрала под формата на часовников механизъм.
След като направи работещ модел, F. O. Knapp се опита да предложи проекта на потенциален клиент в лицето на британската корабостроителна индустрия. Оформлението и документацията бяха показани на специалисти в корабостроителния център в Глазгоу. Корабостроителите прегледаха представената извадка и стигнаха до извода, че тя представлява известен интерес. Никой обаче не искаше да поеме отговорност, да отиде на оригинални идеи и да финансира изграждането на прототип. Ентусиазираният инженер трябваше да се прибере и отново да практикува адвокат.
За щастие за обещаващ проект, F. O. Кнап се срещна с индустриалецът Джордж Гудуин. Този човек имаше солидно богатство и прояви интерес към обещаващи развития, които биха могли да увеличат капитала. Дж. Гудуин вярва, че ако бъде успешно реализиран, проектът ще донесе милиони и ще прослави Канада. Предвид перспективите за високоскоростни кораби, индустриалецът се съгласи да финансира по-нататъшната работа. За разработването, конструирането и тестването на прототип той отдели 10 хиляди канадски долара. Освен това проектът привлече вниманието на ръководителя на пощенската служба Уилям Мулок, който също реши да стане спонсор.
Докато F. O. Кнап се занимаваше с финансови и организационни въпроси, а патентните ведомства на Канада и САЩ прегледаха и регистрираха изобретението му. И така, заявлението е изпратено до Американското патентно ведомство в края на февруари 1896 г., а патентът е получен през април 1897 г. По времето, когато документът беше получен, проектантът и неговите спонсори приключиха разработването на пълноправен прототип и намериха изпълнител, който трябваше да се заеме с изграждането му.
Пощенска картичка със снимка на кораба и неговия създател. Снимка Torontoist.com
Железопътният завод Полсън (Торонто) е избран за строител на първия високоскоростен кораб от новия дизайн. Той имаше богат опит в производството на големи метални конструкции и затова можеше да се справи със задачите. Корабът е положен в рамките на един месец след получаване на патента. През следващите няколко месеца работниците от завода изработиха различни части и ги сглобиха в една единствена структура.
Интересен факт е, че експерименталният съд от новия тип не е получил собствено име. Различни източници споменават името Knapp Roller Boat, но има основание да се смята, че то се е появило благодарение на пресата, а не на силите на създателите на проекта. По един или друг начин оригиналното развитие на канадския адвокат е останало в историята под просто и логично име - "Ролкова лодка".
Дори след кандидатстване за патент F. O. Кнап продължава да развива идеите си, в резултат на което дизайнът на прототипа е значително различен от описания в патента. Нещо повече, с напредването на тестовете и фината настройка, пълноценният кораб беше усъвършенстван няколко пъти чрез инсталиране на определени устройства или дори промяна на оформлението.
Ролкова лодка по време на строителството. Снимка Ocean-media.su
Според патента съдът трябваше да има цилиндричен външен корпус, от краищата покрит с капаци под формата на пресечени конуси с големи централни отвори. На външната повърхност на такъв корпус бяха поставени три комплекта плочи, с помощта на които корпусът служи като гребло. Вътре в корпуса, върху лагери или ролки, беше предложено да се поставят три по -малки цилиндрични устройства, които могат да побират всички необходими устройства и обеми. В тези сгради трябваше да се монтират парни машини, централна гара, товарни и пътнически отделения и т.н. С помощта на специални механични зъбни колела двигателят беше свързан с подвижен външен корпус. По време на движение вътрешните корпуси трябваше да запазят позицията си, докато външната се върти около надлъжната ос, осигурявайки движение.
"Патентната" версия на проекта предполага използването на оригиналната кормилна система. Двойка оси бяха отстранени от страничните люкове на външния корпус за инсталиране на люлеещи се кормилни устройства. Всяко такова устройство е рамка, в задния край на която е поставено острие с необходимата площ. За да се извърши маневрата, съответното острие трябваше да се потопи във водата. Тя създаде съпротива и помогна на кораба да промени курса.
Пробният кораб запази необходимия външен корпус. Това беше метална тръба с конични крайни капачки. Тялото беше предложено да бъде направено на базата на метална рамка, обшита с листове с необходимите размери. Гребни остриета с ниска височина бяха монтирани само в централната част на корпуса. Няколко вътрешни пръстенови рамки се отличаваха с подсилена конструкция и всъщност представляваха релси, по които трябваше да се движи вътрешната платформа с необходимите устройства. Последният се основава на метална ферма, оборудвана с опори за необходимите възли и набор от ролки за взаимодействие с външния корпус.
Вътрешността на кутията. Подвижната платформа и нейните релси се виждат. Снимка Ocean-media.su
Според някои доклади е планиран бункер за въглища да бъде разположен в централната част на вътрешната платформа. Малки обеми за съхранение на твърди горива могат да бъдат разположени и в други части на кораба. Бяха използвани две отделни парни машини. Всеки от тях имаше своя собствена горивна камера и бойлер, които подаваха пара към отделен бутален двигател. Последните бяха разположени в страничните части на платформата. Поради наличието на две машини, корабът получи два комина. Продуктите от горенето се отстраняват от пещта през тръби, поставени под "тавана" на вътрешния обем, и след това отиват в ниски вертикални тръби.
Малки участъци от платформата стърчаха от страничните люкове на външния корпус, върху които бяха поставени по -големи платформи. Тези места, които получиха твърда ограда, можеха да се използват за наблюдение на морето. Освен това те послужиха като основа за кормилни устройства.
Общата дължина на тестовия кораб Knapp Roller Boat беше 110 фута (33,5 м), с диаметър 22 фута (6,7 м). Общата маса на конструкцията достига 100 тона, но обемното изместване е много по -ниско. При нормално натоварване съдът беше потопен във вода само с 500-600 мм. Такива размери направиха възможно оборудването на прототипа с цялото необходимо оборудване, с което той да демонстрира своите възможности. Прототипът обаче имаше малки вътрешни обеми, поради което не можеше да се използва като пълноценно превозно средство. Следните кораби от поредицата, чието строителство е планирано да започне след успешни тестове на прототипа, трябваше да се отличават с достатъчните размери на кабините за товари и пътници.
Ролкова лодка малко преди началото на теста. Снимка Torontoist.com
Основните строителни работи са завършени през септември 1897 г. По една или друга причина подготовката за тестовете се забави. На 17 септември специалисти провериха за първи път работата на парните машини. Също така бяха направени различни подобрения на различни структурни елементи. Поради това стартирането беше отлагано няколко пъти. Следващата дата за старта и началото на тестовете беше 19 октомври.
Никой не е правил тайни за обещаващия проект, в резултат на което много жители на Торонто се събраха на брега в определения ден, за да видят лично началото на тестовете. F. O. Кнап със съпругата и сина си, собственикът на металургичния завод Уилям Полсън, както и представители на пресата се качиха на експерименталния кораб. Но поради технически проблеми изстрелването не се повтори и беше отложено за два дни. На 21 октомври корабът, боядисан в ефектен червен цвят, слезе от приплъзването, раздели двойките и за първи път започна самостоятелно плаване.
Вдигайки много шум, корабът, пилотиран от капитан Гарднър Бойд, се движеше бавно през пристанището на Торонто. По някаква причина, докато започнаха тестовете, не беше възможно да се произведе напълно функционална кормилна система, поради което прототипът маневрираше изключително по нареждане на вълни и вятър. За щастие природата не е изхвърлила кораба на брега или го е изпратила до най -близките острови. По време на първата проверка корабът направи не повече от шест оборота на външния корпус в минута. В резултат на това скоростта не надвишава няколко възела. Независимо от това, дори с такива характеристики, ролковата лодка Knapp успя да демонстрира изпълнението на оригиналния дизайн на практика.
Корабът е в ход. Снимка Torontoist.com
Тълпата, гледаща тестовете, веднага измисли обещаващия кораб с прякорите Flying Scotsman и Roll Britannia - съответно „Flying Scotsman“и „Rolling Britain“. Авторът на проекта високо оцени проверката. Той отбеляза, че при ниска скорост на въртене на корпуса корабът показва приемлива скорост. При ускоряване на корпуса до 60-70 об / мин на теория беше възможно да се постигне най-висока производителност и безусловно предимство пред съществуващите кораби.
През следващите няколко дни F. O. Knapp и Polson Iron Works са идентифицирали редица необходими подобрения и леко са модернизирали прототипа. И така, върху дъската бяха монтирани плочи с дължината на целия корпус, а на страничните комини се появиха големи видими следи, което направи възможно разграничаването на дясната и лявата страна. На 27 октомври модифицираният кораб отново е откаран в пристанището за проверка. Смяната на витлото се изплати - беше получено значително увеличение на скоростта. Корабът може лесно да се конкурира със съществуващи лодки или лодки и дори да печели състезания с тях. В същото време липсата на кормилна система и други недостатъци в дизайна все още се усетиха.
Относителният успех при тестването на първия прототип направи възможно продължаването на работата. За зимата на 1897-98 г. прототипът е изпратен за съхранение в производствения завод. Междувременно инженерите започнаха разработването на нов проект. Според редица изявления сега се е планирало изграждането на „ролков съд“с корпус от около 75 м. Беше отбелязано, че използването на други метали и сплави ще намали теглото на конструкцията до приемливи стойности. Освен това по това време F. O. Кнап прави планове за по -нататъшно развитие на оригинални идеи.
Провеждане на изпитания. Снимка Strangernn.livejournal.com
Резултатът от проекта трябваше да бъде кораб в пълен размер, подходящ за трансатлантически плавания. Разгледана е възможността за изграждане на кораб с външен корпус с дължина 250 м и диаметър 60 м. При използване на достатъчно мощна електроцентрала такъв плавателен съд може да достигне скорост най-малко 45-50 възела. Според дизайнера в този случай пътник, закупил билет за полет през Атлантическия океан, би могъл да закуси в Канада и да вземе следващото сутрешно хранене във Великобритания.
Според резултатите от първите тестове, първоначалният проект е получил високи оценки, а голямото му бъдеще е почти несъмнено. Пресата в Канада и други страни написа много за обещаващо развитие и оцени търговския потенциал на бъдещия кораб в пълен размер. Скоро обаче авторите на проекта и журналистите започнаха да губят оптимизма си. По редица причини темпото на проектантските работи се забави и бъдещето на „ролковия кораб“се превърна в голям въпрос.
Според докладите, след края на зимата през 1898 г. прототипът остава в завода в Полсън. Малко по -късно той беше преместен на друго землище. Няма забележим напредък по проекта. Изграждането на втория прототип, който се отличаваше с увеличените си размери, не започна. Точните причини за това са неизвестни, но има някои версии. От 1898 г. индустриалецът J. Goodwin престава да се споменава в контекста на проекта Knapp Roller Boat. Най -вероятно в един момент той се разочарова от първоначалния проект и отказа да го финансира допълнително. Бюджетните съкращения доведоха до разбираеми последици под формата на забавяне на работата и неясно бъдеще.
Обещаваща ролкова лодка за трансатлантически линии. Фигура Ocean-media.su
Загубил основния спонсор, F. O. Кнап се опита да намери нов. Проектът на кораб с необичаен дизайн е предложен на военното ведомство на САЩ, но той не се интересува от такава технология. При такава ситуация изграждането на втория кораб вече не се планира и авторите на проекта се надяваха поне да завършат фината настройка на първия, както и да намерят приложение за него. В средата на 1899 г. се появи ново предложение относно по -нататъшната съдба на първия прототип.
Ролковата лодка Knapp беше изпратена в Прескот за по -ново надграждане. По това време беше възможно да се намерят нови спонсори от финансовите среди на Чикаго. В бъдеще те биха могли да плащат и за изграждането на втори валяк. С подкрепата, г -н Knapp и колегите му потеглиха на кораба си на ново място.
Докато плавате около. Корабът Онтарио беше засечен от буря, в резултат на което се повреди основната машина. Екипажът е успял да извърши ремонт на място, без да влиза в никакво пристанище. Въпреки това, поради повреда и ремонт, Roller Boat пропусна кораба, който трябваше да достави запаси от въглища. Поради това прототипът се носеше на около 27 мили и се озова в района на Порт Боуманвил. Те успяха да акостират там и да попълнят запасите от гориво. Преходът към Прескот продължи. Въпреки това, дори след това имаше някои неприятни изненади. През нощта поради силен вятър и високи вълни котвата се счупи. Неуправляем кораб, измит на брега западно от Порт Боуманвил.
Схема на модернизиран "валяк" за транспортиране на въглища. Фигура Torontoist.com
Уникалният кораб остана на брега около месец и едва през юли беше върнат във водата и теглен до пристанището Прескот. Там корабът отново е изпратен в цеха за ремонт и модернизация. Финансовите възможности на F. O. Неп остави много да се желае, но все пак успя да разработи проект за модернизация, който му позволи да постигне желаните резултати.
На първо място, беше предложено да се намали външната обвивка. При запазване на диаметъра дължината му беше намалена до 24 м. Две парни машини бяха заменени с една, монтирана в центъра на корпуса. Също така много други компоненти и възли се финализираха. Въз основа на опита от разработването и тестването на технологии, инженерът-адвокат спря да говори за постигане на уникално висока производителност. След ревизия, според неговите изчисления, корабът може да достигне скорост не повече от 12-14 възела.
Въпреки постигнатите споразумения, спонсорите от Чикаго не предоставиха обещаното финансиране. В резултат на това модернизацията не беше извършена. F. O. Кнап трябваше отново да търси начини да печели пари от съществуващата извадка. Намерен е изход: „ролковият кораб“се превърна в ферибот, предназначен да плава през реката. Св. Лорънс и доставете хора от Прескот на северния бряг до Огденсбърн (САЩ) на юг. Това начинание обаче завърши с провал. При първото плаване фериботът срещна лошо време и екипажът загуби ориентация. Корабът е хвърлен на плажа на южното крайбрежие. Там остана за следващите четири години.
Въглищен шлеп излезе на брега. Снимка Torontoist.com
През 1902 г. дизайнерът получава патент за ролков кораб, предназначен за транспортиране на въглища. На следващата година единственият построен прототип беше плаван и изпратен в Торонто за възстановяване. Новият проект включваше прехвърляне на парната машина в единия край на платформата, а освободените обеми трябваше да се използват за транспортиране на товари. Предлага се монтиране на големи цилиндрични бункери във външния корпус. Товаренето и разтоварването трябваше да се извършват с помощта на конвейерна лента и набор от водачи, здраво закрепени към надлъжната ос на съда.
По редица причини работата спря достатъчно бързо, в резултат на което частично демонтираният съд беше спрян. През 1907 г. F. O. Кнап се опита да предложи на базираната в Халифакс компания за източни въглища изпитателен кораб, преобразуван в баржа. В тази конфигурация беше необходимо да се извади двигателят от него, да се блокира вътрешната платформа, да се монтират капаци на страничните люкове и да се направи товарен отвор в горната част на корпуса. Предложено е да се тегли такава шлеп „по стария начин“: един от краищата напред. Клиентът се съгласи да закупи подобна шлеп и Polson Iron Works продължи да „надгражда“кораба.
По време на работата бъдещата баржа отново падна в буря. Тя падна от въжетата и скоро вълните и вятърът удариха празния корпус на кораба Turbinia, който беше в пристанището наблизо. За щастие „атакуваният“кораб слезе само с малка вдлъбнатина и илюминатор, притиснат в корпуса, който обаче не се разби.
Останки от кораба няколко години преди унищожаването им. Снимка Strangernn.livejournal.com
Въпреки малки щети, собствениците на Turbinia се обърнаха към съда с иск срещу F. O. Кнап и У. Полсън. В резултат на разглеждането на иска, собствениците на недовършения шлеп трябваше да компенсират ремонта на повредения плавателен съд, оценен на 241 щатски долара, както и да платят глоба от 250 долара. Освен това скоро се появи допълнително решение: тъй като ответниците не са платили глобата и обезщетението, корпусът на ролката е трябвало да бъде продаден на трето лице, за да се изплати дългът. Оттеглената структура беше предложена на National Lead Works и Antipiksky Metal Company, но те не се съгласиха да купят купчината метал за необходимите 600 долара.
Други купувачи на скрап също не се интересуваха от иззетия корпус и затова в продължение на много години той остана на брега близо до Торонто. Под влияние на негативни фактори, корпусът постепенно се срутва. През 1914 г. новопостроен кораб се сблъсква с него, с разбираеми последици. Нежеланият корпус на ролковата лодка Knapp остава на мястото си до 1933 г. Според докладите останките от прототипа са били погребани по време на строителството на нов железопътен виадукт. Съвсем наскоро беше установено, че отделни елементи на корпуса все още могат да бъдат намерени под тази структура.
Въпреки поредицата от неуспехи и липсата на значителен успех, Фредерик Август Кнап продължава да развива оригиналните си идеи. До началото на двадесетте години той редовно представяше нови проекти, базирани на вече познати идеи. Например през 1922 г. той разказва пред пресата за плановете за изграждане на цял парк от „ролки“, както и за разработките в областта на наземния електрически транспорт. Тези идеи обаче вече не достигнаха практическо изпълнение и основният източник на доход за изобретателя, както и преди, не беше строителството на превозни средства, а правни услуги.
Счупен корпус от различен ъгъл. Снимка Strangernn.livejournal.com
Необичайният проект на F. O. Неп имаше първоначалната идея да увеличи скоростта на кораба чрез драстично намаляване на намокряната повърхност и използване на необичайно задвижващо устройство. Замислено от изобретателя, такива технически решения позволяват да се получат високи експлоатационни характеристики и в резултат на това значителни предимства пред традиционните плавателни съдове. Независимо от това, още по време на първите тестове беше установено, че предложеният проект има много проблеми, някои от които просто изключват експлоатацията на оборудване в реални превози.
Един от основните проблеми на проекта беше липсата на мощност на електроцентралата. Паровите двигатели не осигуряват необходимата скорост на въртене на външния корпус, поради което на практика скоростта не надвишава 5-7 възела. Увеличаването на скоростта по това време не беше възможно поради липсата на електроцентрали с необходимите характеристики. Освен това използването на достатъчно мощен двигател би трябвало да доведе до нови проблеми, свързани с балансирането на подвижната вътрешна платформа в въртящото се тяло.
Имаше някои проблеми с оформлението. Например, не беше възможно да се реши въпросът за оптималното разположение на централния пост, способен да осигури необходимата видимост при всички условия. Поставянето на рулевата рубка на страничната платформа не дава желаното удобство при шофиране, докато инсталирането на органи за управление вътре в корпуса или лишава екипажа от всякакъв изглед, или изисква инсталирането на кръгло остъкляване върху въртящия се блок.
Една от последните снимки на бившия "валяк". Снимка Torontoist.com
Невъзможността да се ускори до приемливи скорости се влоши от неприемливо ниска морска годност. Дори и с леко вълнение, водата може да влезе в корпуса през страничните люкове, а цилиндричният корпус по дефиниция не може да покаже висока кълняемост на вълната. И накрая, големият корпус се отличаваше с отлично плаване, поради което вятърът или вълните с достатъчна сила можеха просто да спрат кораба, като му попречат да се движи напред. Някои от тези проблеми могат да бъдат решени чрез възстановяване на цялата структура и използване на мощен двигател, но F. O. Knapp просто нямаше възможност да извърши необходимата модернизация.
Оригиналният проект на канадски адвокат даде възможност на практика да се тества нестандартният външен вид на обещаващ високоскоростен кораб и да се направят всички необходими изводи. Установено е, че предложеният дизайн няма реални перспективи. В резултат на това ролковата лодка Knapp се оказа единственият представител на необичайния си клас. В бъдеще тази архитектура на морските технологии не се използва в нови проекти поради липсата на перспективи. И все пак проектът на F. O. Кнапа реши една от задачите: той успя да привлече вниманието на целия свят към канадското корабостроене. Можете дори да кажете, че това беше най -забележимият резултат от цялата работа.
