SSアルキメデス

SSアルキメデス
歴史
名前	アルキメデス
同名の人物	シラクサのアルキメデス
所有者	船舶プロペラ会社
ビルダー	ヘンリー・ウィムズハースト（ロンドン）
料金	£10,500
発売	1838年10月18日
完了	1839
処女航海	1839年5月2日
使用中	1839年5月2日
改装	帆船として、日付不明
運命	1850年代にチリ・オーストラリア間の任務でキャリアを終えたと伝えられる
一般的な特徴
タイプ	蒸気動力スクーナー
トンの負担	237
長さ	125フィート（38メートル）
ビーム	22フィート（6.7メートル）
下書き	8～9フィート（2.4～2.7メートル）
ホールドの深さ	13フィート（4.0メートル）
設置電力	2 × 30  hp (22 kW)、25～30 rpmツインシリンダーレニー 垂直蒸気エンジン、37インチシリンダー、3フィートストローク
推進	1 x フルヘリックス、シングルターン、シングルスレッド鉄製プロペラ、130～150 rpmで動作、補助帆
帆の計画	3本マストのスクーナー帆
スピード	約10 mph (16 km/h) (蒸気時)
注記	世界初のスクリュー推進蒸気船

SSアルキメデスは1839年にイギリスで建造された蒸気船である。この船はスクリュープロペラで駆動することに成功した世界初の蒸気船であった。^{[1] [2] [3] [4] [5]}

アルキメデスは、商船への影響に加え、イギリス海軍によるスクリュー推進の採用を奨励するなど、船舶開発に多大な影響を与えました。また、イザムバード・キングダム・ブルネルのSS グレートブリテン の設計にも直接影響を与えました。グレートブリテンは当時世界最大の船であり、大西洋を横断した最初のスクリュー推進蒸気船でした。

スクリューで水を動かす原理は、紀元前3世紀に生きたシラクサのアルキメデスにちなんで名付けられたアルキメデスのスクリューの発明以来知られていました。しかし、18世紀になって蒸気機関が発明されて初めて、海洋スクリュー推進システムに効果的な動力を供給する実用的な手段が利用可能になりましたが、そのような船を建造する初期の試みは失敗に終わりました。^[6]

1807年、世界で初めて商業的に成功した蒸気船、ロバート・フルトンのノース・リバー・スチームボートがデビューした。この船はプロペラではなく外輪で動いていたため、外輪は蒸気船の推進力の事実上の標準となった。しかし、一部の方面ではスクリュー推進の実験が続けられ、1750年から1830年代にかけて、さまざまな発明家によって船舶用プロペラの特許が多数取得されたが^[7]、これらの発明のうちテスト段階まで進められたものは少なく、何らかの理由で不十分であることが判明したものもあった^{[8] 。}

1835年、イギリスの2人の発明家、ジョン・エリクソンとフランシス・ペティット・スミスが別々にこの問題に取り組み始めた。生涯にわたってスクリュー推進に魅了されていた農夫のスミスは、5月31日に最初にスクリュープロペラの特許を取得し、当時イギリスで働いていた才能あるスウェーデン人エンジニアのエリクソンは、6週間後に特許を申請した。^[9]

スミスは発明品をテストするためにすぐに小さな模型船を製作し、最初はヘンドンの農場の池で実演し、その後ロンドンの王立アデレード実用科学博物館で展示し、海軍本部二等書記官のジョン・バロー卿がそれを見ました。スミスはロンドンの銀行家ライトの後援を得て、全長30フィート（9.1メートル）、6馬力（4.5kW）、積載量6トンの運河船「フランシス・スミス」を建造した。この船にはスミスが設計した木製プロペラが取り付けられ、 1836年11月から1837年9月までパディントン運河で実演された。1837年2月の航海中、不運な事故で2回転する木製プロペラが破損したが、スミスが驚いたことに、壊れたプロペラは1回転しかできなくなり、船の速度がそれまでの時速約4マイル（6.4km/h）から時速8マイル（13km/h）へと倍増した。^[9]スミスはその後、この偶然の発見に基づいて特許の改訂版を申請した。

その一方で、エリクソンは独自の実験を行っていた。1837年、彼は45フィート (14 m) のスクリュー推進蒸気船「フランシス B. オグデン」を建造し、彼のパトロンであるリバプール駐在のアメリカ領事にちなんで名付けた。1837年の夏、エリクソンはテムズ川で、海軍検査官のウィリアム・シモンズ卿を含むイギリス海軍本部の上級メンバーに自分の船を披露した。船は時速10マイル (16 km/h) という、既存の外輪船に匹敵する速度を達成したにもかかわらず、シモンズと彼の一行は感心しなかった。海軍本部は、スクリュー推進は外洋航行には効果がないという見解を維持していたが、シモンズ自身もスクリュー推進船は効率的に操縦できないと考えていた。^[10]この拒否を受けて、エリクソンは2隻目の大型スクリュー推進船「ロバート・F・ストックトン」を建造し、1839年にアメリカに向けて出航させた。そこで彼はすぐにアメリカ海軍初のスクリュー推進軍艦「USS プリンストン」の設計者として名声を得ることになる。^[11]

スクリュープロペラは航海には不向きだという海軍の見解を知っていたスミスは、この仮説が間違いであることを証明しようと決心した。1837年9月、彼は小型船（このとき単回転の鉄製プロペラを装備）で出航し、ロンドンのブラックウォールからケントのハイスまで航海し、ラムズゲート、ドーバー、フォークストンに立ち寄った。25日にロンドンに帰る途中、スミスの船が嵐の海で前進しているのをイギリス海軍の士官が目撃した。海軍本部の技術に対する関心が再燃し、スミスは技術の有効性をより確実に実証するために実物大の船を建造するよう奨励された。^[12]彼は必要な資本を提供する多数の投資家を引き付けることができたが、その中には銀行家のライトやエンジニアリング会社のJ・レニーとG・レニーがおり、彼らは共同でシッププロペラ会社という新しい会社を設立した。同社が提案した船は当初仮に「プロペラ」と名付けられていたが、最終的には3世紀のギリシャの発明家にちなんで 「アルキメデス」という名前が採用された。

アルキメデスは1838年にヘンリー・ウィムズハーストによってロンドンで建造された。FPスミス自身によると、船はイギリス産オークで建造されたが^{[13] 、}ロイド船籍の後の記録によると、少なくとも船底の一部はバルト海産 モミでできていた。船の長さは125フィート（38メートル）で、^[14] 22+幅1⁄2フィート（6.9メートル）、積載量237トン。スクーナー船のパターンで建造され、古典的な船体ラインと細く傾斜した煙突とマストを備え、同時代の人々から美しい船とみなされました。 ^[15]

スミスは当初、スクリュー推進には馴染みのない技術的課題があったため、船に適したエンジンの調達に苦労した。最終的に、大手エンジニアリング会社であるJ.&G.レニーがエンジンの設計と供給に同意し、レニー夫妻も船とその技術に経済的関心を持つよう説得された。^[16]

レニーズ社が供給したツインエンジンは、それぞれ37インチ（94 cm）のシリンダー2つと3フィート（0.91 m）のストロークを持ち、合計公称馬力約80馬力、実馬力約60馬力を発揮した。エンジンは毎分26回転で回転し、ギアを介してプロペラシャフトを毎分約140回転で駆動した。^{[17]ボイラーは}6psiの圧力で作動した。エンジンは1838年10月の進水後、1839年初頭に設置された。

ギアリングは技術的な問題もいくつかもたらした。スミスはエンジンとプロペラを平歯車とピニオンで連結したが、そのうち最大のものはシデ材（風車のギアリングに伝統的に使われる白い木材）で歯付けされていた。^[18]ギアリングの配置は非常に騒音を発することが判明し、船尾は運転中にかなりの振動にさらされた。スミスはスパイラルギアの使用で騒音を減らすことを計画したが、^[19]この変更が実行されたかどうかは不明である。

プロペラ自体は鉄板製で、直径5フィート9インチ (1.75 m)、長さ約5フィート (1.5 m) で、スミスの1836年の改訂特許に従って、1本のねじ山と1回転の360°スクリューで構成されていました。船が就航した後、プロペラはいくつかの変更を受けましたが、最も重要なのは、2本のねじ山と半回転の形式への変更と、元の360°スクリューを2つの別々のブレードに分割したことです。プロペラには、船が帆走しているときに抵抗を減らすために完全に引き込めるという珍しい機能があり、その作業には約15分かかりました。^[16]

アルキメデスは1839年5月2日にロンドンからテムズ川河口近くのシアネス・アプローチまでの処女航海を行った。^{[20] 15日には}グレーブセンドからポーツマスへの最初の航海を開始し、予想外に10ノット（19 km/h、12 mph）の高速で航海を終えた。ポーツマスでは、アルキメデスは海軍本部で当時最も速い船の1つであるHMRCバルカンと競合する試験に合格し、海軍の上級職員数名が立ち会い、アルキメデスの性能に感銘を受けた。^[12]

この最初の試験の後、アルキメデスはロンドンへの帰路に着いたが、航海中に、ゲージも安全弁も付いていない船のボイラーが爆発し、二等航海士が死亡し、他の数名が火傷を負った。その後、船はウィムズハースト造船所で修理のため5か月間係留された。^[21]

任務を再開すると、スミスはオランダ政府からデモンストレーションのために船をオランダに持ち込むよう招待され、これを承諾した。しかし、テセル島への航海中にアルキメデスはクランクシャフトを破損し、さらなる修理のためにイギリスに戻らざるを得なくなった。このとき、修理はミラー・レイブンヒル社によって行われた。この改修中に、元のフルヘリックス、シングルターン、シングルスレッドのプロペラが、2つの明確なブレードを備えたダブルスレッド、ハーフターンプロペラに交換された。新しいプロペラには、船尾の振動を大幅に軽減するという利点があった。^[21]

これらの修理の後、英国海軍本部はスミスと協力し、ドーバーでアルキメデスの新たな一連の試験を実施することにした。海軍本部はエドワード・チャペル大佐を試験の監督と報告書の作成に任命した。1840年4月から5月にかけて、アルキメデスは海軍の最速のドーバー・カレー間郵便船である外輪船アリエル、ビーバー、スワロー、ウィジョンと競合して試験された。^[22]

これらの試験で最も印象深かったのは、郵便船の中で最速だっただけでなく、大きさと馬力においてアルキメデスに最も近い船であったウィジョンとの試験であった。ウィジョンは穏やかな海ではアルキメデスよりわずかに速いことが証明されたが、後者は馬力対重量比が低いため、スクリュー推進器は推進手段として「通常の外輪推進器と同等、あるいはそれ以上」であることが証明されたとチャペルは結論付けた。^[22]この発見は見た目以上に決定的であった。なぜなら、海軍の観点からは、スクリュー推進器は効率が外輪推進器とほぼ同等であることが証明されればよかったからである。なぜなら、外輪推進器には軍事用途でよく知られた欠点があったからである。その欠点には、外輪推進器とそのエンジンが敵の攻撃にさらされること、および大砲の設置スペースが減って軍艦の舷側火力に影響を及ぼすことなどがあった。チャペルの報告書は後に海軍によるスクリュー推進の採用につながった（以下の「遺産」のセクションを参照）。

ドーバー試験の終了後、アルキメデスはチャペル船長の指揮下、1840年7月からイギリスを巡る航海に出発した。この航海は追加試験を行う機会となっただけでなく、国中のさまざまな港で船主、技術者、科学者にアルキメデスの技術を披露する機会にもなった。アルキメデスは2,006マイル（3,228 km）の航海を平均時速7マイル（11 km/h）以上、理想的な条件下での最高時速10.9マイル（17.5 km/h）で完走した。^[23]

この航海が完了すると、アルキメデスはプリマスからポルトガルのオポルトまで68​​時間半という記録的な速さで航海を終えた。その後、船はアントワープ、北ホラント運河を経由してアムステルダム、そして大陸のさまざまな港へと航海を続け、この新しい推進方法に対する関心を各地で呼び起こした。^[23]

アルキメデスがイギリスに戻ると、スミスは、世界最大の蒸気船SS グレートブリテンを建造中だったグレートウェスタン蒸気船会社に、アルキメデスを数か月間貸し出すことに同意した。グレートウェスタンの主任技術者、 イザムバード・キングダム・ブルネルは、この貸し出しを利用して、アルキメデスにさまざまなプロペラを装着してテストし、最も効率的な設計を見つけようとした。最終的に、スミスが提出した新しい 4 枚羽根のモデルが採用された。

ブルネルは実験の結果、イギリスでスクリュー推進を採用することを雇用主に推奨しました。ブルネルが挙げたスクリュー推進の利点は、次のようにまとめることができます。

• スクリュー推進機械は軽量化され、燃費が向上しました。
• スクリュー推進装置を船体の低い位置に設置できるため、船の重心が下がり、荒波の中でも安定性が増します。
• プロペラエンジンは占有スペースが少なくなるため、より多くの貨物を運ぶことができます。
• かさばる外輪箱をなくすことで、水中での抵抗が減り、狭い水路でも船の操縦が容易になります。
• 外輪の深さは船の積荷や波の動きに応じて常に変化しますが、プロペラは常に完全に水中に沈み、最大限の効率を発揮します。
• スクリュー推進機械は安価であった。^[24]

これらの議論により、ブルネルは1840年12月にグレート・ウェスタン蒸気船会社を説得してイギリスにスクリュー推進を採用させ、この船を世界初のスクリュー推進大西洋横断蒸気船とした。しかし、スミスの実績ある設計を使用する代わりに、ブルネルは後に自ら設計した6枚羽根の「風車」プロペラを取り付けることにした。ブルネルの設計は欠陥があることが判明し、すぐに元の設計に置き換えられた。^[24]

スミスと彼の仲間の投資家たちは、もともとアルキメデスをイギリス海軍に売却することを望んでいたが、それが実現しなかったため、シッププロペラ社が同船を商業的に売却した。同社はアルキメデス事業で総額約5万ポンドの損失を出したと推定され、^[25]その後解散した。

アルキメデスのその後の経歴は不鮮明である。この船は1840年にビーチー岬で座礁した。 1845年にロイズ船籍から姿を消したが、オーバーホール後の1847年に再び姿を現した。エンジンと機械類はサンダーランドで日付は不明だが撤去され、その後は帆船として引き続き運航された。^{[19] 1850年、}ハンブルクとハルの間で貿易を行うエルベ・アンド・ハンバー蒸気航行会社に所属することが証明された。^[26] 1852年、帆と索具が交換されたが、1、2年後に再び船籍から姿を消した。^{[19] 1852年11月初旬、}ハルからハンブルクへの航海中に船尾倉で火災が発生。11月9日にハンブルクに到着したが、船尾倉は浸水していた。^{[27]伝えられるところによると、1850年代に}チリとオーストラリア間で運航され、その生涯を終えた。^[28]この名前のスクーナー船は1857年1月27日にヴァルパライソとメルボルンの間を航行中にツアモツ諸島で難破した。^[29]

ジョン・エリクソンらの研究により、スクリュー推進の採用は歴史的必然であったが、アルキメデスはこの技術の採用をかなり早めた。1840年4月から5月に実施されたドーバー試験により、イギリス海軍は900トンの蒸気スループ軍艦HMSラトラー を建造することになった。この船は1843年から1845年にかけて、外輪推進を備えた姉妹船HMSアレクトと競合する試験が行われた。これらの試験の結果、海軍はスクリュー推進を優先推進方式として採用した。1855年までに、イギリス海軍の174隻の船にスクリュー推進が装備され、その中には52隻の戦列艦、23隻のフリゲート艦、17隻のコルベット艦、55隻のスループ艦、その他さまざまな船が含まれていた。^[30]

商人の中には、スクリュー推進をいち早く採用した者もいた。1840年、ウィムズハーストは2隻目のプロペラ船、300トンのノベルティ号を建造した。これは初のスクリュー推進貨物船であり、商業航海を行った初の船であった。1841年には、スミスの特許取得済みプロペラを搭載した小型客船プリンセス・ロイヤル号がイングランド北部で建造され、1842年には、サウス・シールズで建造されたベドリントン号、チャタムで進水したビー号、^{[31] 、デリーで進水した当時}アイルランドで建造された最大の船グレート・ノーザン号など、さらに数隻のスクリュー推進船がイギリスで建造または進水した。この時点から、スクリュー推進の商船の数は急速に増加した。キュナード・ラインが1856年に大西洋横断サービスのために外輪船ペルシア号を建造した頃には、外輪船はすでに時代遅れになりつつあった。^{[32] [33]}

スミスのアルキメデスはスクリュー推進の導入に重要な役割を果たしたが、スミス自身はこの事業で損失を出しただけで、農業に戻らざるを得なかった。しかし、彼は後にその貢献が認められることになる。1855年、スミスは船舶用プロペラの発明で庶民院から4,000ポンドを授与された5人の発明家の1人となった。1858年、パトロンの一団が記念晩餐会を企画し、スミスには総額2,678ポンド相当の銀の皿、クラレットの水差し、会費が贈られた。 ^{[34] 1860年、スミスは}サウスケンジントンの特許庁博物館の学芸員に任命され、1871年にはナイトの爵位を授与された。^[35]

書籍

• Burgh, NP (1869)。「現代のスクリュー推進に関する実用的論文」ロンドン: E. and FN Spon. pp. 11。
• ボーン、ジョン (1852)。スクリュープロペラに関する論文と改良のためのさまざまな提案。ロンドン: ロングマン、ブラウン、グリーン & ロングマンズ。
• フィンチャム、ジョン (1851)。『造船の歴史: 造船技術への数学の応用に関する入門論文』ロンドン: Whittaker & Co.
• フォックス、スティーブン（2003）。『トランスアトランティック：サミュエル・キュナード、イザムバード・ブルネル、そして偉大な大西洋の蒸気船』ハーパーコリンズ。ISBN 978-0-06-019595-3。
• ヘラパス、ジョン・エスク（1839年）。『鉄道雑誌と蒸気航行ジャーナル』第6巻。ロンドン：ジェームズ・ワイルド。
• クルダス、アーノルド（2000年）。『北大西洋の記録破り：ブルーリボンライナー1838-1852』。ブラッシーズ社。ISBN 1-57488-328-3。
• マコーレー、デイビッド & アードリー、ニール (1998)。『The New Way Things Work』。ホートン・ミフリン児童向け書籍。378 ページ。ISBN 978-0-395-93847-8。
• マクファーレン、ロバート (1851)。プロペラと蒸気航行の歴史。ニューヨーク: ジョージ P. パットナム。
• 仕組み：科学と技術。第10巻。マーシャル・キャベンディッシュ社。2002年。1335ページ。ISBN 978-0-7614-7314-5。
• パーカー、H. & ボーエン、フランク C. (1928)。『19世紀の郵便および旅客蒸気船』ロンドン、イギリス：マーストン＆カンパニー、p. 14。
• プレブル、ジョージ・ヘンリー（1883）。蒸気船航行の起源と発展の年代順の歴史。フィラデルフィア：LRハマーズリー＆カンパニー。
• シェーファー、ジョージ C. & ヘッジ、エグバート (1840)。アメリカ鉄道ジャーナルおよびメカニクス マガジン。第 11 巻。ニューヨーク: シェーファー アンド ヘッジ。
• スミス、エドガー C. (1905)。海軍および海洋工学の小史。バブコック & ウィルコックス社。
• ティムズ、ジョン(1868)。『素晴らしい発明: 船乗りのコンパスから電信ケーブルまで』ロンドンおよびニューヨーク: ジョージ・ラウトレッジ・アンド・サンズ。

ジャーナル

• 『The Mechanics' Magazine, and Journal of Engineering, Agricultural Machinery, Manufactures, and Shipbuilding』第6号（1861年7月～12月）。ロンドン：Robertson Brooman and Co. {{cite journal}}:欠落または空|title=(ヘルプ)

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