SS Archimedes fue un barco de vapor construido en Gran Bretaña en 1839. Fue el primer barco de vapor del mundo impulsado con éxito por una hélice de tornillo . [1] [2] [3] [4] [5]
Arquímedes tuvo una influencia considerable en el desarrollo de los barcos, fomentando la adopción de la propulsión por tornillo por parte de la Royal Navy , además de su influencia en los buques comerciales. También tuvo una influencia directa en el diseño de otro barco innovador, el SS Great Britain de Isambard Kingdom Brunel , entonces el barco más grande del mundo y el primer barco de vapor de propulsión helicoidal que cruzó el Océano Atlántico .
El principio de mover el agua con un tornillo se conoce desde la invención del tornillo de Arquímedes , que lleva el nombre de Arquímedes de Siracusa , que vivió en el siglo III a.C. Sin embargo, no fue hasta el siglo XVIII, con la invención de la máquina de vapor , que estuvo disponible un medio práctico para entregar potencia efectiva a un sistema de propulsión de tornillo marino , pero los intentos iniciales de construir una embarcación de este tipo fracasaron. [6]
En 1807, hizo su debut el primer barco a vapor comercialmente exitoso del mundo, el North River Steamboat de Robert Fulton . Como este barco estaba propulsado por ruedas de paletas en lugar de una hélice, la rueda de paletas se convirtió de facto en el primer estándar para la propulsión de barcos de vapor. Sin embargo, la experimentación con la propulsión por tornillo continuó en algunos sectores, y entre 1750 y 1830 varios inventores obtuvieron numerosas patentes para hélices marinas, [7] aunque pocas de estas invenciones llegaron a la etapa de prueba y las que resultaron insatisfactorias. por una razón u otra. [8]
En 1835, dos inventores británicos, John Ericsson y Francis Pettit Smith , comenzaron a trabajar por separado en el problema. Smith, un agricultor de profesión que había sentido durante toda su vida una fascinación por la propulsión de tornillo, fue el primero en obtener una patente para una hélice de tornillo el 31 de mayo, mientras que Ericsson, un talentoso ingeniero sueco que entonces trabajaba en Gran Bretaña, presentó su patente seis semanas después. [9]
Smith rápidamente construyó un pequeño modelo de barco para probar su invento, que se demostró primero en un estanque en su granja de Hendon , y más tarde en la Royal Adelaide Gallery of Practical Science en Londres , donde fue visto por el Segundo Secretario del Almirantazgo, Sir Juan Barrow. Después de asegurarse el patrocinio de un banquero londinense llamado Wright, Smith construyó un barco de canal de 30 pies (9,1 m), 6 caballos de fuerza (4,5 kW) y una carga de seis toneladas llamado Francis Smith , que estaba equipado con una hélice de madera propia. diseño y demostración en el Canal de Paddington desde noviembre de 1836 hasta septiembre de 1837. Por un accidente fortuito, la hélice de madera de dos vueltas resultó dañada durante un viaje en febrero de 1837, y para sorpresa de Smith, la hélice rota, que ahora constaba de una sola vuelta , duplicó la velocidad anterior del barco, de aproximadamente cuatro millas por hora (6,4 km/h) a ocho millas por hora (13 km/h). [9] Smith posteriormente presentaría una patente revisada de acuerdo con este descubrimiento accidental.
Mientras tanto, Ericsson realizaba sus propios experimentos. En 1837, construyó un barco de vapor propulsado por tornillo de 45 pies (14 m), Francis B. Ogden , que lleva el nombre de su patrón, el cónsul estadounidense en Liverpool . En el verano de 1837, Ericsson hizo una demostración de su barco en el río Támesis ante altos miembros del Almirantazgo británico , incluido el inspector de la Armada Sir William Symonds . A pesar de que el barco alcanzaba una velocidad de diez millas por hora (16 km/h), comparable a la de los barcos de vapor existentes , Symonds y su séquito no quedaron impresionados. El Almirantazgo mantuvo la opinión de que la propulsión por tornillo sería ineficaz en el servicio oceánico, mientras que el propio Symonds creía que los barcos propulsados por tornillo no se podían gobernar eficientemente. [10] Tras este rechazo, Ericsson construyó un segundo barco de mayor tamaño, de propulsión helicoidal, Robert F. Stockton , y lo hizo navegar en 1839 hacia los Estados Unidos, donde pronto ganaría fama como diseñador del barco de la Marina estadounidense . Primer buque de guerra de propulsión helicoidal, el USS Princeton . [11]
Aparentemente consciente de la opinión de la Marina de que las hélices de tornillo resultarían inadecuadas para el servicio marítimo, Smith decidió demostrar que esta suposición era errónea. En septiembre de 1837, se hizo a la mar con su pequeño barco (ahora equipado con una hélice de hierro de una sola vuelta), navegando desde Blackwall, Londres, hasta Hythe, Kent , con escalas en Ramsgate , Dover y Folkestone . En el camino de regreso a Londres el día 25, oficiales de la Royal Navy observaron que la embarcación de Smith avanzaba en mares tormentosos. Se reavivó el interés del Almirantazgo en la tecnología y se animó a Smith a construir un barco de tamaño completo para demostrar de manera más concluyente la eficacia de la tecnología. [12] Pudo atraer a varios inversores para proporcionar el capital necesario, incluido el banquero Wright y la empresa de ingeniería de J. y G. Rennie , quienes juntos formaron una nueva empresa llamada Ship Propeller Company. El barco propuesto por la compañía inicialmente se llamó tentativamente Propeller , pero el nombre finalmente adoptado para el barco fue Arquímedes , en honor al inventor griego del siglo III.
Arquímedes fue construido en Londres en 1838 por Henry Wimshurst . Según el propio FP Smith, el barco fue construido con roble inglés , [13] pero una entrada posterior en el Lloyd's Register indica que al menos partes de la quilla eran de abeto báltico . El barco tenía 125 pies (38 m) de largo, [14] 22 +1 ⁄ 2 pies (6,9 m) pies de ancho y 237 toneladas de carga [ se necesita aclaración ] . Construido según el modelo de una goleta , con líneas de casco clásicas y un embudo y mástiles esbeltos y, sus contemporáneos lo consideraban un barco hermoso. [15]
Inicialmente, Smith tuvo algunas dificultades para conseguir motores adecuados para el barco, ya que la propulsión por tornillo presentaba algunos desafíos técnicos desconocidos. Finalmente, la principal empresa de ingeniería de J. y G. Rennie acordó diseñar y suministrar los motores, y se convenció a los propios Rennie para que asumieran un interés financiero en el barco y su tecnología. [dieciséis]
Los motores gemelos suministrados por los Rennie tenían cada uno dos cilindros de 37 pulgadas (94 cm) con una carrera de tres pies (0,91 m) , que entregaban una potencia nominal combinada de aproximadamente 80 y una potencia real de aproximadamente 60. Los motores funcionaban a 26 rpm , que mediante engranajes impulsaba el eje de la hélice a unas 140 rpm. [17] Las calderas funcionaban a una presión de 6 psi . Los motores se instalaron a principios de 1839, tras el lanzamiento del barco en octubre de 1838.
El engranaje provocó algunos problemas técnicos adicionales. Smith engranó los motores a la hélice mediante ruedas rectas y piñones, el mayor de los cuales estaba dentado con carpe (una madera blanca utilizada tradicionalmente para engranar los molinos de viento ). [18] El sistema de engranajes resultó ser muy ruidoso y la popa del barco estaba sujeta a vibraciones considerables durante el funcionamiento. Smith planeó reducir el ruido mediante el uso de engranajes en espiral, [19] pero no está claro si esta modificación alguna vez se llevó a cabo.
La hélice en sí era de chapa de hierro, de 1,75 m (5 pies y 9 pulgadas) de diámetro y aproximadamente 1,5 m (5 pies) de largo, y consistía en un tornillo completo de 360°, de una sola rosca y de una sola vuelta, de acuerdo con la revisión de Smith de 1836. patentar. Tras la entrada en servicio del barco, la hélice sufriría una serie de modificaciones, las más importantes de las cuales fueron una alteración a un formato de doble rosca/media vuelta y una división del tornillo original de 360° en dos palas separadas. La hélice tenía la característica inusual de ser completamente retráctil para reducir la resistencia cuando el barco estaba navegando, una tarea que tomó unos 15 minutos. [dieciséis]
Arquímedes hizo su viaje inaugural, desde Londres hasta Sheerness Approach, cerca de la desembocadura del Támesis, comenzando el 2 de mayo de 1839. [20] El día 15, comenzó su primer viaje por mar, desde Gravesend a Portsmouth , que se completó a una velocidad inesperadamente alta. de 10 nudos (19 km/h; 12 mph). En Portsmouth, el Arquímedes fue probado con éxito contra uno de los buques más veloces que entonces estaba al servicio del Almirantazgo, el HMRC Vulcan, en presencia de algunos altos oficiales de la Armada, que quedaron impresionados por el desempeño del Arquímedes . [12]
Después de esta prueba inicial, Arquímedes se embarcó en un viaje de regreso a Londres, pero mientras estaba en tránsito la caldera del barco, que carecía de manómetro o válvula de seguridad, explotó, matando al segundo ingeniero y quemando a varios otros. Luego, el buque estuvo inmovilizado durante cinco meses para reparaciones en el astillero de Wimshurst. [21]
Al reanudar el servicio, Smith recibió una invitación del gobierno holandés para llevar el barco a los Países Bajos para una demostración, que aceptó. Sin embargo, en el viaje a Texel , Arquímedes rompió su cigüeñal y se vio obligada a regresar a Inglaterra para realizar más reparaciones, que en esta ocasión fueron realizadas por la firma Miller, Ravenhill & Co. Fue durante esta reparación que la hélice completa original, La hélice de una sola vuelta y un solo hilo fue reemplazada por una hélice de doble hilo y media vuelta con dos palas distintas. La nueva hélice tenía la ventaja de reducir considerablemente las vibraciones del barco en la popa. [21]
Después de estas reparaciones, el Almirantazgo británico acordó con Smith llevar a cabo una nueva serie de pruebas para Arquímedes en Dover . El Almirantazgo nombró al capitán Edward Chappell, RN, para supervisar los ensayos y redactar un informe. De abril a mayo de 1840, Arquímedes fue puesto a prueba contra los paquetes de correo más rápidos de la Marina de Dover- Calais , los barcos de ruedas Ariel , Beaver , Swallow y Widgeon . [22]
El más revelador de estos juicios fue contra el Widgeon , que no sólo era el más rápido de los paquetes de correo, sino también el barco más cercano en tamaño y potencia a Arquímedes . Widgeon demostró ser ligeramente más rápido que Arquímedes en mares tranquilos, pero Chappell concluyó que como este último tenía una menor relación caballos de fuerza-peso, la hélice de tornillo como medio de propulsión había demostrado ser "igual, si no superior, a la del rueda de paletas ordinaria." [22] Este hallazgo fue más decisivo de lo que parece, porque desde una perspectiva naval, la propulsión por tornillo sólo tenía que demostrar que era aproximadamente igual en eficiencia a la propulsión por rueda de paletas, ya que las ruedas de paletas tenían deficiencias bien reconocidas en el uso militar. Estos incluían la exposición de la rueda de paletas y sus motores al fuego enemigo, así como la reducción del espacio disponible para la colocación de cañones que incidieran en la potencia de fuego lateral de un buque de guerra . El informe de Chappell conduciría más tarde a la adopción de la propulsión por tornillo por parte de la Armada (consulte la sección Legado a continuación).
Con la conclusión de las pruebas de Dover, Arquímedes fue puesto a disposición del capitán Chappell para una circunnavegación de Gran Bretaña, que tuvo lugar en julio de 1840. Este viaje presentó una oportunidad no sólo para realizar más pruebas, sino también para permitir la inspección de la tecnología. por armadores, ingenieros y científicos en puertos de todo el país. Arquímedes completó el viaje de 3.228 km (2.006 millas) a una velocidad promedio superior a 11 km/h (7 millas por hora) y una velocidad máxima en condiciones ideales de 17,5 km/h (10,9 millas por hora). [23]
Con la finalización de este viaje, Arquímedes realizó un trayecto desde Plymouth a Oporto, Portugal, en un tiempo récord de 68½ horas. Posteriormente, el barco realizó otros viajes a Amberes , a Ámsterdam a través del Canal de Holanda Septentrional y a varios otros puertos del continente, despertando en todas partes el interés por el nuevo método de propulsión. [23]
Tras el regreso de Arquímedes a Inglaterra, Smith acordó prestarlo durante varios meses a la Great Western Steamship Company , que estaba en el proceso de construir el barco de vapor más grande del mundo, el SS Great Britain . El ingeniero principal de Great Western, Isambard Kingdom Brunel , aprovechó el préstamo para probar a Arquímedes con una variedad de hélices diferentes en un intento de encontrar el diseño más eficiente, que finalmente se determinó que era un nuevo modelo de cuatro palas presentado por Smith.
Los experimentos de Brunel le llevaron a recomendar a sus empleadores la adopción de la propulsión por tornillo para Gran Bretaña . Las ventajas de la propulsión por tornillo enumeradas por Brunel se pueden resumir de la siguiente manera:
Con estos argumentos, Brunel pudo en diciembre de 1840 persuadir a la Great Western Steamship Company para que adoptara la propulsión por tornillo para Gran Bretaña , convirtiéndola así en el primer vapor transatlántico de propulsión por tornillo del mundo. Sin embargo, en lugar de utilizar el diseño probado de Smith, Brunel decidió instalar una hélice de "molino de viento" de seis palas diseñada por él mismo. El diseño de Brunel resultó defectuoso y fue rápidamente reemplazado por el diseño original. [24]
Smith y sus compañeros inversores originalmente esperaban vender Archimedes a la Royal Navy, pero cuando esto no sucedió, Ship Propeller Company vendió el barco para servicio comercial. La empresa, que se estima que perdió un total de aproximadamente 50.000 libras esterlinas en la empresa Arquímedes , [25] fue posteriormente disuelta.
La carrera posterior de Arquímedes es incompleta. El barco encalló en Beachy Head en 1840. En 1845, desapareció del Lloyd's Register , pero apareció de nuevo en 1847 tras una revisión. Sus motores y maquinaria fueron retirados en una fecha no especificada en Sunderland , tras lo cual continuó en servicio como velero. [19] En 1850, se certificó que pertenecía a Elbe & Humber Steam Navigation Company, que comerciaba entre Hamburgo y Hull . [26] En 1852, se renovaron sus velas y aparejos, pero volvió a desaparecer del Registro uno o dos años después. [19] A principios de noviembre de 1852, hubo un incendio en su bodega de popa durante un viaje de Hull a Hamburgo . Llegó a Hamburgo el 9 de noviembre con la bodega de popa inundada. [27] Según se informa, terminó su carrera en la década de 1850, en servicio entre Chile y Australia. [28] Una goleta de ese nombre naufragó el 27 de enero de 1857 en las Tuamotus , mientras navegaba entre Valparaíso y Melbourne . [29]
Aunque la adopción de la hélice de tornillo era una inevitabilidad histórica dado el trabajo de John Ericsson y otros, Arquímedes aceleró considerablemente la aceptación de la tecnología. Las pruebas de Dover, llevadas a cabo entre abril y mayo de 1840, persuadieron a la Royal Navy para que construyera un balandro de guerra a vapor de 900 toneladas , el HMS Rattler , que se probó entre 1843 y 1845 contra el HMS Alecto , un barco gemelo equipado con propulsión a paletas. . Como resultado de estas pruebas, la Armada adoptó la hélice de tornillo como método de propulsión preferido. En 1855, 174 barcos de la Royal Navy habían sido equipados con propulsión helicoidal, incluidos 52 barcos de línea , 23 fragatas , 17 corbetas , 55 balandras y varios otros buques. [30]
Algunos comerciantes también se apresuraron a adoptar la propulsión por tornillo. En 1840, Wimshurst construyó un segundo buque propulsado por hélice, el Novedad de 300 toneladas , el primer buque de carga de propulsión helicoidal y el primero en realizar un viaje comercial. En 1841, se construyó en el norte de Inglaterra un pequeño vapor de pasajeros equipado con la hélice patentada de Smith, el Princess Royal , y en 1842, se construyeron o botaron en Gran Bretaña varios buques más de propulsión helicoidal, incluido el Bedlington , construido en South Shields , Bee. , botado en Chatham , [31] y el barco más grande construido hasta esa fecha en Irlanda , Great Northern , botado en Derry . A partir de ese momento, los buques mercantes de propulsión helicoidal crecieron rápidamente en número. Cuando Cunard Line construyó el barco de vapor Persia para el servicio transatlántico en 1856, la rueda de paletas ya se estaba convirtiendo en un anacronismo. [32] [33]
Aunque Arquímedes de Smith había desempeñado un papel importante en la introducción de la propulsión por tornillo, el propio Smith sólo perdió dinero en la empresa y se vio obligado a volver a la agricultura. Sin embargo, más tarde sería reconocido por su contribución. En 1855, fue uno de los cinco inventores que la Cámara de los Comunes recibió 4.000 libras esterlinas cada uno por la invención de la hélice marina. En 1858, un grupo de patrocinadores organizó una cena testimonial en la que se le obsequió una bandeja de plata , una jarra de clarete y una suscripción, por un valor total de 2.678 libras esterlinas. [34] En 1860, Smith fue nombrado curador del Museo de la Oficina de Patentes en South Kensington , y en 1871 recibió el título de caballero . [35]
Libros
Revistas
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