月刊ポピュラーサイエンス/第12巻/1878年2月号/蒸気機関の発展4
第4節
蒸気船
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72.蒸気力の応用のうち、技術者だけでなく政治経済学者や歴史家にとっても最も興味深いのは、船の推進力としての利用である。
現代の船舶用エンジンは、蒸気機械の最も重要な応用の一つであり、機械技術者の最も偉大な勝利である。
これまでの講義で述べてきたように、この蒸気の力の応用を成功させようとする試みは、今世紀に入る前にも行われていたが、商業的な事業として成功したのは、それ以後のことである。
大西洋の横断がほとんど帆船によって行われ、その危険性、不快感、不規則性が最も深刻であったのは、ほんの数年前のことである。
今では、ニューヨークやリバプールの港から、同じ航海をする大型の強力な汽船が何隻も出港しない日はない。その航路は規則正しく安全に行われているので、旅行者は自信を持って、航海の終わりを告げる時間や到着日、ほとんど時間を予測し、冬の嵐の中でも安全かつ比較的快適に航海できるのである。
しかし、今日、私たちが目にする蒸気航法の規模と効率は、すべて今世紀の仕事であり、私たちの驚きと賞賛の両方を刺激するものであろう。
73.蒸気動力利用のこの発展の歴史は、すでに言及したこの発明の成長過程を、他のどの分野よりも完璧に示している。これは、熱機関の設計と構造について検討した場合でも、既知の科学的原理の最高の応用として検討した場合でも、現在の機械工学の進んだ状態でさえ達成可能であることが判明した、最も成功した既存のタイプの熱機関を表しているのである。
74.この蒸気の力の応用は、おそらく800年前にロジャー・ベーコンによって予期されていた。彼は、無知と知的怠惰の時代に、フランシスコ会の学僧として、次のように書いている。
"芸術と自然の素晴らしい作品をいくつか紹介しよう。" "その中には魔法のようなものはなく、" "魔法では実現できないようなものだ。"たった一人で操る最大の船を、船員でいっぱいにしたときよりも大きな速度で運べるような装置を作ることができる。" など。
最初の有望な取り組みがなされる前から何年もの間、より知的な人々の心は、この発明がついに実現されたときにそれを評価し、まだ達成されていないよりもっと大きな驚きに備える準備ができていたのだ。
75.蒸気で船を推進させる最も古い試みは、スペインの当局が、1543年にスペインのバルセロナの港でブラスコ・デ・ガライが行ったと主張している通りである。
この記録はやや偽りのようであり、この実験が行われたとしても、有益な結果をもたらさなかったことは確かである。
76.1651年に出版されたイギリスの匿名の小冊子で、スチュアートがウスター侯爵が書いたと推定しているものである。[1]スチュアートによって、ウスター侯爵が書いたとされる、1651年に出版されたイギリスの匿名のパンフレットには、おそらく蒸気機関であったと思われるものへの明確な言及があり、そこには船の推進にうまく応用できると述べられている。
77.1690年、パパンはピストン・エンジンを使って船を推進するための外輪船を動かすことを提案し、1707年には、カッセルのフルダ川で、揚水機として提案していた蒸気機関を模型船の推進に応用しました。
この実験では、おそらくここにスケッチが示されているような配置が用いられたと思われる。彼の揚水機によって水が押し上げられ、水車が回転し、その水車が図44のようにパドルを駆動するようになっている。この実験の記録は、ハノーバーの王立図書館に保存されているライプニッツとパパンの書簡の中に、写本で見ることができる。
78.1736年12月21日、ジョナサン・ハルスは、蒸気機関を船舶推進に使用するための英国特許を取得し、彼の蒸気船を曳航に使用することを提案した。
1737年、彼はこの装置についてよく書かれたパンフレットを出版した。[2]このパンフレットは、ここに複写されている。
彼は、ニューコメンエンジンにカウンターポイズウェイトを取り付け、ロープと溝付き車輪を組み合わせて、独特のラチェット作用で連続的な回転運動をさせることを提案した。
ハルスが自分の計画を実験にかけたという確かな証拠はない。しかし、ハルスが模型を作ったという伝承はあり、それを試してみたが、あまりの不運に、それ以上実験を続けることができなくなった。ハルスの隣人たちは、彼の愚かさを嘲笑して歌ったというドグレル韻文が残っている。
79.ペンシルバニア州チェスター郡のウィリアム・ヘンリーは、1763年に蒸気船の模型を作ったと言われている。落胆するほどではないが、失敗作であった。
80.1774年 フランスの貴族で 科学的な才能を持つ紳士である オーシオン伯爵は 蒸気船を建造し ペリエ氏の援助で セーヌ川で試しました。
この実験は失敗に終わり、ペリエは別の船を作り、1775年に独自に試したが、エンジンの出力が小さかったため、またもや失敗に終わった。
81.1778年、そして1781年か1782年にも、フランスのジュフロワ侯爵は、その後の実験でかなり大きな船を使い、彼の努力を促すような良い結果を得ることに成功したが、政変で国を追われ、彼の仕事は突然に終了した。
82.1785年頃、ジョン・フィッチとジェームズ・ラムジーという2人の独創的なアメリカの機械工は、蒸気の航海への応用を視野に入れた実験に従事していた。
83.ラムゼーの実験は1774年に始まり、1786年にはメリーランド州シェパードタウンで、ポトマック川の流れに逆らって時速4マイルで船を走らせることに成功した。
ラムゼイはエンジンで大きなポンプを駆動し、船尾に水流を送り込み、船を前進させた。 この方法は、最近、英国海軍が中型の砲艦ウォーターウィッチ号で再び試みたもので、遠心ポンプを使って推進流を動かし、ラムゼーの無骨な装置を明らかに改善した他のいくつかの改良も加えられているが、現在呼ばれている「水力推進」の導入に向けて、彼の行った以上のことは行っていない。
ラムゼイは、しばらくしてロンドンの学会で自分の構想のいくつかを説明している最中に、脳溢血で亡くなってしまった。
84.ジョン・フィッチは、不幸にも偏屈な、しかし非常に独創的なコネチカットの機械工であった。
40歳まで放浪した後、ついにデラウェア川のほとりに定住し、そこで最初の蒸気船を建造した。
1788年、彼は蒸気を航海に応用するための特許を取得した。
彼の船は、図46に示すように、長さ60フィート、幅20フィートであった。推進装置はパドルのシステムで、軸の上端によって吊り下げられ、一連のクランクによって動かされ、それぞれが中央で固定され、カヌーのインディアンによってパドルに与えられる運動とほぼ同じ運動が与えられる。
図47は、フランスの作品から再彫刻したスケッチで、フィッチのもう1隻の蒸気船と、デラウェア川のほとりの植物に関するガリア人の芸術家の考えを同時に示しています。
フィッチは、自分の計画の重要性と利点を強調しながら、海はまもなく蒸気船によって横断され、ミシシッピ川の航行ももっぱら蒸気航行となるだろうと自信たっぷりに語っている。
フィッチの船はフィラデルフィアで試運転され、時速8マイルで航行できることがわかった。この船は、1792年に眠っていた。
85. 1788年、パトリック・ミラー、ジェームズ・テイラー、ウィリアム・シンミントンは、前者が製作した外輪船に蒸気機関を取り付け、スコットランドのダンフリースシャーにあるダルスウィントン湖で初めて試乗した。 この船は時速5マイルに達したので、もう一艘を建造し（図48）、1789年に試運転を行った。この船は、12馬力のエンジンで駆動され、時速7マイルを出した。この結果は、心強いものであったが、実験者の資金が失敗したため、それ以上すぐに行動を起こすことはなかった。
86. しかし1801年、シンミントンはダンダス卿に雇われ、運河で馬力を蒸気で代用することを目的に蒸気船を建造することになった。 数回の試作の後、ミラーとテイラーでの経験が彼の実験の方向付けに大いに役立ったシンミントンは、図49に断面図を示すような曳船を完成させ、これに船尾櫂車とシリンダーの直径22インチ、ストローク4フィートの複動式クランクエンジンを取り付けた。この船は時速6マイルに達したが、完全に成功したものの、それによって生じる波によって運河の岸が傷つくことを恐れて、脇に置かれた。
この船はシャーロット・ダンダス号と名付けられ、明らかに成功したので、ブリッジウォーター公爵は運河用に同様の船を8隻発注したが、その後すぐに彼が亡くなったため、注文が満たされることはなかった。
87. この頃、何人かのアメリカの機械工も、まだこの魅力的な問題に取り組んでいた。
1802年から3年にかけて、ロバート・フルトンは、もう一人の優れた同国人、「バーロー・ボイラー」（図50）の特許権者であるジョエル・バーロー氏、彼の家族の一員、そして当時パリに仮住まいをしていたリビングストン首相とともに、長さ86フィート、幅8フィートの小型蒸気船に着手している。しかし、船体は機械の重量に耐えるにはあまりにも小さく、完成間近になると文字通り真っ二つに割れ、係留されていた場所から沈んでしまった。
この難破船は直ちに回収され、再建された。1803年8月、大勢の招待客を前に試運転が行われた。
88. この実験は十分に成功したので、フルトンとリビングストンはボールトンとワット社にエンジンを注文し、アメリカに送るように指示し、リビングストンはすぐに戻ってきた。1806年、フルトンは12月にニューヨークに到着し、すぐに英国企業がエンジンを送った船舶に取り掛かったが、その用途は知らされていなかった。
1807年の春、ニューヨークのイースト・リバーにあるチャールズ・ブラウンの造船所から、クレモント号（図51）と命名された新造船が進水した。
8月には、機械が船上に設置され、順調に稼動していた。この船の船体は、長さ133フィート、幅18フィート、深さ7フィートであった。
その後、この船はオルバニーまで行き、320時間の航行で150マイルを走り、30時間で戻ってきた。どちらの航海でも帆は使わなかった。
これは蒸気船による最初の長大な航海であり、クレモント号はその後すぐにこの2都市間の旅客船として定期的に使用されるようになった。
フルトンは、発明家としてはジェームズ・ワットに及ばないが、蒸気航法を日常的な商業的成功に導いた最初の人物であり、このように蒸気機関を船舶推進に初めて応用したことで、成功が恒久的に保証される前に実験者がその労働の場から退くことがなかったという大きな名誉を受けることができる。
89. クレルモン号のエンジン（図52）はかなり特殊な形状で、エンジンはベル・クランクによってクランク軸に結合され、パドルホイール軸はクランク軸から分離されているが、歯車によって後者に連結されていた。シリンダーは直径24インチ、ストローク4フィートである。パドルホイールは、長さ4フィート、深さ2フィートのバケットを備えていた。
1808年に改良されたこのエンジンを示す、フルトン自身の手による古い図面が、スティーブンス工科大学の著者の講義室の遺品コーナーにある。 この汽船のアルバニーへの航海は、いくつかの滑稽な事件に見舞われたが、それはその後汽船が初めて導入されるたびに、同様の事件を発見することになる。
90. フルトンの伝記作家であるコールデン氏は、夜間に通過するのを見た人が、「風や潮に逆らい、炎や煙を吐きながら水上を進む怪物のようだ」と表現したと述べている。 この最初の蒸気船は乾燥した松の木を燃料としており、炎は煙管のかなり上まで上がり、火が乱れると煙と火花が混じって空中に高く舞い上がったという。
「この尋常でない光は、まず他の船の乗組員の注意を引いた」とコールデンは言う。風と潮の流れが悪かったにもかかわらず、彼らはそれが急速に自分たちの方に近づいてくるのを驚きを持って見た。それが機械やパドルの音が聞こえるほど近づいてくると、（当時の新聞に書かれていることが本当なら）乗組員は、ある場合には、恐ろしい光景からデッキの下に身を縮め、船を離れて陸に上がった。また、ある者はひれ伏し、潮流に乗って行進し、吐き出す火で進路を照らす恐ろしい怪物の接近から守ってくれるよう、神に祈った。 "
91. その後、フルトンは、ニューヨーク州とコネチカット州の水域を往来するために、いくつかの蒸気船と渡し船を建造した。
クレモント号は160トンの船だったが、1807年に建造されたネプチューン号は295トン、1811年のパラゴン号は331トン、1813年のリッチモンド号は370トン、1814-15年に建造されたフルトン号は2475トンであった。後者の船は当時としては巨大なもので、当時は非常に恐ろしい蒸気電池と考えられていたもので、アメリカ海軍のために建造されたものである。
この船の完成を待たずして、フルトンは1815年2月24日に被曝による病気で死亡し、その死は国家の災難として悼まれた。
92. しかし、フルトンには、活発で進取の気性に富んだライバルがいた。
オリバー・エヴァンスは1801年か1802年に、約150馬力のエンジンをニューオーリンズに送り、マッキーヴァーとヴァルコート夫妻が所有する船を推進するために、そのエンジンを待っていたのである。
エンジンは実際に船に設置されましたが、川の水位が低かったため、数ヵ月後に川が再び増水するまで試運転はできませんでした。このような長い期間を乗り切る資金がなかったため、エバンスの代理人はエンジンを再び撤去し、製材所に設置するよう説得したところ、製材において驚異的な性能を発揮し、大きな驚きを与えた。
脚注
編集- ↑ 「最近完成された運動用エンジンの発明」ロンドン、1651年このような、船舶の推進用新型モーターを漠然と示唆する論文は、16世紀から17世紀にかけて数多く登場した
- ↑ 「風や潮の流れに逆らい、穏やかな港、港、川から、あるいは川へ船舶や船を運ぶための新しく発明された機械の説明と設計図」ロンドン、1737年
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