外輪蒸気船

初期の蒸気船は外輪式推進装置によって推進されており、 1850年代以降スクリュー推進が普及するまで、蒸気船と蒸気ボートの両方において、船舶用蒸気推進の主流でした。外輪とそれを覆うスポンソンによって船幅は外輪船よりも広くなりますが、外輪船はパドルを異なる速度で、さらには反対方向に動かすことができるため、操縦性に優れている場合があります。この優れた操縦性により、外輪船はオーストラリアのマレー・ダーリング川水系の狭く曲がりくねった川で人気があり、現在でも多くの外輪船が運航されています。

PS Waverley のようなヨーロッパの外輪船は、車輪を固定駆動軸で接続しているため、操縦性が制限され、旋回半径が大きくなっています。一部の船は、片方または両方の外輪を切り離して独立して回転できるように、パドルクラッチを備えて建造されました。しかし、外輪船の初期の経験から得られた知見は、クラッチを解除した状態、つまり固定軸船として運用すべきであるというものでした。乗組員は、船が桟橋に近づくと、乗客が下船の準備のために船の側面に移動することに気付きました。重量の移動と外輪の独立した動きが加わると、バランスが崩れ、転覆する危険性がありました。外輪タグボートは、乗客がいないため、独立した外輪の動きを安全に使用でき、操縦性の向上を最大限に活用できるため、クラッチを締めた状態で運用されることがよくありました。

ほとんどの外輪船は2つの車輪を使用していたが、SSベッセマー号のような一部の船は、複数の車輪を前後に並べて配置していた。

最初の外輪船はヨーロッパで発明されましたが、最も多く使用されたのは北アメリカ、特にミシシッピ川でした。エンタープライズ号は、効率の悪い外輪船を改良したもので、1814年にペンシルベニア州ブラウンズビルで建造されました。2番目に建造された外輪船ワシントン号は1816年に建造され、2つのデッキを備え、ミシシッピ川のその後のすべての蒸気船の原型となりました。^{[ 2 ]}

船体内部に車輪を収めた船は、狭く障害物の多い水路を航行するために設計された。車輪を船体内部に収めることで、損傷からある程度保護された。車輪は密閉されており、高速回転させることで優れた操縦性を発揮した。ほとんどの船は、機関車のように90度間隔で配置された傾斜蒸気シリンダーを外輪軸の両側に備え、瞬時に逆回転できるように設計されていた。1862年に建造された北軍の装甲艦USSカイロはその一例である。

航海における外輪の使用は、ローマの技術者ウィトルウィウスの機械論（『建築論』第10巻9章5-7節）に初めて登場し、そこで彼は船の走行距離計として機能する多段ギアの外輪について記述している。推進手段としての外輪に関する最初の言及は、4世紀または5世紀の軍事論『戦争論』（第17章）にあり、そこで匿名のローマ人著者は牛が牽引する外輪式軍艦について記述している。

動物の力は、創意工夫によって導かれ、有用性が求める場所ならどこへでも、容易かつ迅速に、海戦に適した軍艦を進ませる。その巨大なサイズゆえに、いわば人間の弱さゆえに、人間の手による操縦は不可能である。船体、すなわち中空の内部では、一対の牛が巻き上げ機に繋がれ、船体側面に取り付けられた車輪を回す。車輪の円周または湾曲面の上に突き出たパドルは、車輪が回転するにつれてオールブレードのように水を叩き、驚くべき巧妙な効果を発揮し、その動作によって急速な推進力を生み出す。さらに、この軍艦は、その巨体と内部で動作する機械のおかげで、非常に強力な打撃力で戦闘に臨み、至近距離から接近してくる敵の軍艦を容易に撃破する。^{[ 5 ]}

イタリアの医師グイド・ダ・ヴィジェヴァーノ（ 1280年頃～1349年）は、新たな十字軍を計画するにあたり、手動で回す複合クランクで推進する外輪船の図を作成した。^{[ 6 ]}

フス戦争の匿名著者の絵の一つには、両端に一対の外輪があり、人々が複合クランクを操作して回している船が描かれている。^{[ 7 ]}この概念は、1463年にイタリアのロベルト・ヴァルトゥリオによって改良され、彼は5組のクランクを備えた船を考案した。この船では、平行なクランクがすべて1本の連結棒で単一の動力源に接続されており、このアイデアは彼の同胞フランチェスコ・ディ・ジョルジョによって採用された。^{[ 7 ]}

1539年、スペインの技師ブラスコ・デ・ガライは、手動式の側面外輪を備えた船を建造するためにカール5世の支援を受けた。1539年から1543年にかけて、ガライは5隻の船を建造し進水させた。最も有名なのは、改良されたポルトガルのキャラック船「ラ・トリニダード」で、1543年6月17日、バルセロナ港で近くのガレー船を速度と操縦性で凌駕した。しかし、このプロジェクトは中止された。^{[ 8 ]} 19世紀の作家トマス・ゴンサレスは、これらの船の少なくとも一部が蒸気で動いていた証拠を見つけたと主張したが、この説はスペイン当局によって否定された。ゴンサレスは、ガライが作った蒸気式の海水淡水化装置を蒸気ボイラーと間違えたのではないかという説がある。^{[ 8 ]}

1705年、パパンは手動クランク式のパドルで動く船を建造した。1851年にルイ・フィギールが始めた偽りの話では、この船は手動ではなく蒸気で動いており、したがってあらゆる種類の蒸気動力船としては最初のものであるとされていた。この神話は1880年にはエルンスト・ゲルラントによって否定されていたが、現代の学術研究の中にはいまだに信じられているものもある。^{[ 9 ]}

1787年、ダルスウィントンのスコットランドの銀行家であり発明家でもあるパトリック・ミラーは、フォース湾で推進される双胴船を設計した。この船は、両側のパドルを動かす巻き上げ機を操作する人々によって推進された。^{[ 10 ]}

最初に実用化された蒸気船の1つであり、最初の外輪蒸気船でもあったパルミペード号は、1774年にフランスでクロード・ド・ジュフロワ侯爵とその同僚によって建造された。回転式外輪を備えた全長13メートル（42フィート8インチ）のこの蒸気船は、1776年6月と7月にドゥー川を航行した。 1783年には、ジュフロワが新たに建造した外輪蒸気船ピロスケープ号が、エンジンが故障するまで15分間ソーヌ川を航行することに成功した。官僚主義とフランス革命が、ジュフロワのさらなる進歩を阻んだ。   

外輪駆動の蒸気船の次の成功例は、ダルスウィントンのパトリック・ミラーに蒸気動力を提案したスコットランドの技師ウィリアム・シミントンによるものであった。^{[ 10 ]} 1788年と1789年に建造された実験船は、ロッホマベン湖でうまく機能した。1802年、シミントンはフォース・アンド・クライド運河会社のためにバージ牽引船シャーロット・ダンダスを建造した。1802年の試験では、強い向かい風の中、70トンのバージ2隻を6時間で約20マイル（32km ）牽引することに成功した。熱狂は高まったが、同社の取締役の中には動力船の波で運河の堤防が​​損傷することを懸念する者もおり、それ以上の発注はなかった。   

シャーロット・ダンダスは最初の商用外輪蒸気船であり蒸気船であったが、最初の商業的成功は、おそらくロバート・フルトンのニューヨークのクレルモン号で、1807年にニューヨーク市とオールバニーの間で商業サービスを開始した。その後、世界中で多くの外輪を備えた河川船が続き、ヨーロッパで最初のものはヘンリー・ベルが設計したPSコメット号 で、 1812年にクライド川で定期旅客サービスを開始した。 ^{[ 11 ]}

1812年、米国初のミシシッピ川外輪蒸気船がニューオーリンズを拠点に運航を開始した。1814年までに、発明家でありルイジアナ州シュリーブポートの名の由来となったヘンリー・シュリーブ船長は、現地の状況に適した「蒸気船」を開発した。この名称はミシシッピ川水系で運航する船舶に定着し、ニューオーリンズへの寄港数は1814年の21隻から1819年には191隻、1833年には1200隻以上に増加した。

最初の外輪船はロッテルダムのゲルハルト・モーリッツ・レントゲンによって設計され、1827年にアントワープとヘントの間で使用されました。^{[ 12 ]}

チームボートは、馬やラバで漕ぐ大型の外輪船で、1820年代から1850年代にかけてアメリカ合衆国のフェリーとして使われていました。これは、経済的で、蒸気船による航行の独占によって課せられた免許費用がかからなかったためです。その機構は、キャプスタンまたはトレッドミルで構成され、ギアを介して駆動力を伝達していました。1850年代には、蒸気船に取って代わられました。^{[ 13 ]}

アメリカ南北戦争後、鉄道網の拡大に伴い多くの乗客が運ばれるようになったため、輸送は主にばら積み貨物となった。ミシシッピ川で最大かつ最後の外輪蒸気船の1つは、外輪船のスプラグ号であった。1901年に建造された同船は、1948年まで石炭と石油を輸送した。^{[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]}

1820年代以降、ヨーロッパでは、急速に発展する工業都市から観光客を川のクルーズや、新しく設立された海辺のリゾート地へ運ぶために外輪船が使用されました。海辺のリゾート地には、潮の満ち引き​​に関係なく乗客が下船できるように遊覧桟橋が建設されました。後に、これらの外輪船には鉄道の設備に対抗するために豪華なサロンが備え付けられました。注目すべき例としては、ロンドンからサウスエンド・オン・シーやマーゲートへ乗客を運んだテムズ川の蒸気船、グラスゴーとロスゼイのリゾート地を結んだクライド川の蒸気船、ライン川のケルン・デュッセルドルフ間のクルーズ蒸気船などがあります。外輪船の運航は20世紀半ばまで続き、自動車の普及により、ごく少数の歴史的な例を除いて、最終的に時代遅れとなりました。^{[ 19 ]}

中国で初めて外輪船について言及されているのは、7世紀に編纂された『南朝史』で、 418年に王鎮娥が羌族討伐の際に使用した劉宋王朝（420～479年）の海軍艦艇について記述している。古代中国の数学者で天文学者の祖崇之（429～500年）は、南京の南にある新亭河に「千里船」と呼ばれる外輪船を建造した。^{[ 20 ]} 552年に後靖を討伐した梁王朝（502～557年）の徐世普は、「水車船」と呼ばれる外輪船を使用した。573年の溧陽包囲戦では、黄発秋が足踏み式の外輪船を使用した。唐王朝（618～907年）の皇帝による各省の査察が行われた784年、中国では李高王子によって外輪式軍艦の設計が成功した。 ^{[ 21 ]}中国の宋王朝（960～1279年）は、常備海軍のために多くの外輪船の建造を命じ、イギリスの生化学者、歴史家、中国学者であるジョセフ・ニーダムによれば、

「…西暦1132年から1183年の間に、大小さまざまな踏み車駆動の外輪船が多数建造され、外輪船や片側に最大11個の外輪を備えた船も含まれていた。」^{[ 22 ]}

標準的な中国語の用語「外輪船」は宋代には使われていましたが、それ以前は様々な色鮮やかな用語で表現されていました。12世紀、宋政府は外輪船を大量に使用して、外輪船で武装した海賊軍を打ち破りました。 1161年の蔡石の戦いでも、外輪船は晋王朝（1115～1234年）の海軍に対して大きな成功を収めました。^{[ 23 ]}中国人は第一次アヘン戦争（1839～1842年）の間も外輪船を使用し、 20世紀初頭には珠江周辺の輸送にも使用しました。

1820年代から、イギリス海軍は外輪駆動の蒸気フリゲート艦と蒸気スループ艦の建造を開始した。1850年までに、より効率的で砲撃や体当たり攻撃に弱いプロペラの開発により、これらは時代遅れとなった。最初のスクリュー駆動軍艦の1つであるHMSラトラー（1843年）  は、1845年の有名な綱引きで外輪駆動の姉妹艦を後退させた試験を含め、数多くの試験で外輪蒸気船に対する優位性を実証した。^{[ 28 ]}

しかし、外輪式軍艦は、 1853年から1856年のクリミア戦争中にロシア海軍によって、また1846年から1848年の米墨戦争と1861年から1865年の南北戦争中にアメリカ海軍によって広く使用されました。1850年代後半から装甲戦艦が登場すると、残っていた最後の外輪式フリゲート艦は退役し、1870年代までに商船隊に売却されました。これには、 1867年に最初のボストン蒸気船の1つとなったマイアミが含まれます。 ^{[ 29 ]}他の外輪式フリゲート艦は補助的な役割に改造され、注目すべき例として、1852年に難破した兵員輸送船HMSバーケンヘッドがあります。^{[ 30 ]} 

第一次世界大戦の開戦時、イギリス海軍は50隻以上の遊覧用外輪蒸気船を補助掃海艇として徴用した。^{[ 31 ]}乗客が散策するために用意されたデッキの広いスペースは、掃海用のブームやケーブルを扱うのに理想的であることが判明し、外輪のおかげで沿岸の浅瀬や河口でも運用できた。これらの船は非常に成功したため、レースコース級掃海艇という新しいクラスの外輪船が発注され、終戦までに32隻が建造された。^{[ 32 ]}

第二次世界大戦中、約30隻の遊覧用外輪蒸気船が再び徴用されました。^{[ 31 ]}さらに、木製の船体は新しい磁気機雷を作動させないという利点もありました。外輪船はイギリス沿岸の港を拠点とする6つの掃海艦隊を編成しました。他の外輪蒸気船は対空艦に改造されました。 1940年のダンケルク撤退作戦中、20隻以上の外輪蒸気船が緊急兵員輸送船として使用され、^{[ 31 ]}海岸近くまで接近して直接浜辺から乗船することができました。^{[ 33 ]}一例として、PSメドウェイ・クイーン号は 、9日間の撤退作戦で推定7,000人の兵士を救い、ドイツ軍機3機を撃墜したと主張しました。^{[ 34 ]}別の外輪掃海艇HMSオリオール号は、兵士が桟橋として利用して他の船に渡れるように、意図的に2回座礁しました。^{[ 35 ]}両船のパドル蒸気船は作戦中に26,000人の連合軍兵士を救出したと推定され、6人の損失を出した。^{[ 31 ]}多数のパドル蒸気船が1944年のノルマンディー上陸作戦で様々な役割を担い、ベルギーとオランダ沿岸での連合軍の進撃を支援した。^{[ 36 ]}