外輪船

外輪船は、蒸気エンジンで駆動し、外輪を駆動して水上を進む蒸気船または蒸気ボートです。古代では、棒、オール、帆の発達に伴って外輪船が開発され、動物または人間が動かす車輪が最初に使用されました。

19 世紀初頭、蒸気船の推進には外輪が主流でした。19 世紀後半には、外輪推進はスクリュープロペラやその他の海洋推進システムに取って代わられました。スクリュー プロペラは、特に荒れた海や外洋で効率の高いものです。外輪は、ペダルで動く小型の外輪船や、観光船で今でも使用されています。観光船はディーゼル エンジンで動くことが多いです。^[a]

パドル ホイールは、大きな鋼鉄製のフレーム ホイールです。ホイールの外側の縁には、多数の等間隔のパドル ブレード (フロートまたはバケットと呼ばれる) が取り付けられています。ホイールの下部 4 分の 1 程度は水中を移動します。エンジンがパドル ホイールを水中で回転させ、必要に応じて前方または後方に推力を発生させます。より高度なパドル ホイールの設計では、効率を高めるために水中で各パドル ブレードを垂直に近づける「フェザリング」方式が採用されています。パドル ホイールの上部は通常、水しぶきを最小限に抑えるためにパドル ボックスで覆われています。

外輪船には、船体中央部の両側に外輪が1つずつ付いた舷外輪船、船尾に外輪が1つ付いた船尾外輪船、そして（稀に）船体中央部の窪みに外輪が取り付けられた内外輪船の3種類がある。^[2]

最も初期の蒸気船は外輪船で、 1850 年代から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、海洋蒸気推進の圧倒的な主流を占めていました。外輪船とそれを囲むスポンソンにより、外輪船よりも幅が広くなっていますが、外輪を異なる速度で動かしたり、反対方向に動かしたりできるため、操縦性はより優れている可能性があります。この操縦性の高さから、オーストラリアのマレー・ダーリング川システムの狭く曲がりくねった川では、外輪船が人気で、現在でも多くの船が運航されています。

PS  Waverleyなどのヨーロッパの舷外輪船は、車輪をソリッド ドライブ シャフトで接続しているため、操縦性が制限され、船の旋回半径が広くなります。一部の船はパドル クラッチを使用して建造されており、パドルの 1 つまたは両方を切り離して独立して旋回できます。ただし、初期の舷外輪船の経験から得られた知恵により、クラッチを外した状態、またはソリッド シャフト船として操作することがわかりました。船員は、船がドックに近づくと、乗客が船の側面に移動して下船準備をすることに気付きました。重量の移動とパドルの独立した動きが加わると、バランスが崩れて転覆する可能性があります。パドル タグは、乗客が少ないためパドルを独立して動かしても安全に使用でき、追加された操縦性を最大限に活用できるため、クラッチを入れた状態で操作されることがよくありました。

最初の外輪船はヨーロッパで発明されたが、最も多く使われたのは北米、特にミシシッピ川であった。エンタープライズは、効率の悪い舷外輪船の改良として、1814年にペンシルバニア州ブラウンズビルで建造された。2番目に建造された外輪船ワシントンは1816年に2層構造で、マーク・トウェインの著書『ミシシッピ川の生活』で有名になったものを含む、その後のミシシッピ川の蒸気船すべての原型となった。^[3]

凹型または船内外輪船は、狭く、岩礁の多い背水域を航行するために設計されました。船体の内側に外輪を凹ませることで、外輪はある程度損傷から保護されました。外輪は密閉されており、高速で回転して鋭い操縦性を実現しました。ほとんどの船は、外輪軸の両側に傾斜した蒸気シリンダーを取り付け、機関車のように 90 度間隔でタイミングを合わせ、瞬時に後進できるように作られました。

パドルが周囲に固定されている単純な外輪では、パドルが水面に出入りする際に水がかき回されるため、動力が失われます。理想的には、パドルは水中では垂直に保たれるべきです。この理想は、固定された偏心器に接続されたレバーとリンク機構を使用することで近似できます。偏心器は、メインホイールの中心よりわずかに前方に固定されています。ロッドとレバーによって各パドルに連結されています。形状は、パドルが水中にある短い時間の間、ほぼ垂直に保たれるように設計されています。^[4]

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工学論文（『建築論』、X 9.5～7）で初めて登場し、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説明しています。推進手段としての外輪の最初の言及は、4世紀または5世紀の軍事論文『ベリキスの書』（第17章）で、匿名のローマ人著者が牛で駆動する外輪軍艦について説明しています。

動物の力は、創意工夫の資源によって導かれ、必要に応じて、海戦に適した軍艦を容易にかつ迅速に動かします。軍艦は巨大なため、人間の弱さが人間の手によって操作されることを防いでいるようなものです。船体または中空の船体では、2頭ずつキャプスタンにつながれた牛が船の側面に取り付けられた車輪を回します。車輪の円周または曲面から突き出たパドルは、車輪が回転するとオールの刃のように水を叩き、驚くべき巧妙な効果を発揮し、その動作によって迅速な動きを生み出します。さらに、この軍艦は、その大きさと内部で作動する機械のおかげで、非常に強力な打撃力で戦闘に参加し、接近するすべての敵軍艦を簡単に破壊します。^[6]

イタリアの医師グイド・ダ・ヴィジェーヴァノ（1280年頃- 1349年）は、新たな十字軍の計画を立て、手動で回転する複合クランクで推進する外輪船のイラストを描いた。^[7]

フス戦争の匿名の著者の絵の1つには、複合クランクを操作する男たちが両端に一対の外輪を回す船が描かれている。^{[8]このコンセプトは1463年にイタリアの}ロベルト・ヴァルトゥーリオによって改良され、彼は5組の外輪を持つ船を考案した。この船では、平行なクランクがすべて1本のコネクティングロッドによって単一の動力源に結合されており、このアイデアは同国人のフランチェスコ・ディ・ジョルジョによって採用された。^[8]

1539年、スペインの技術者ブラスコ・デ・ガライは、カール5世の支援を受けて、手動で動かす側面外輪を備えた船を建造した。1539年から1543年にかけて、ガライは5隻の船を建造・進水させた。最も有名なのは、 1543年6月17日にバルセロナ港で、速度と操縦性で近隣のガレー船を上回った、改良されたポルトガルのキャラック船ラ・ トリニダードである。しかし、このプロジェクトは中止された。^[9] 19世紀の作家トマス・ゴンザレスは、少なくともこれらの船のいくつかは蒸気で動いていたという証拠を発見したと主張したが、この説はスペイン当局によって否定された。ゴンザレスは、ガライが作った蒸気で動く淡水化装置を蒸気ボイラーと取り違えたのではないかとも言われている。^[9]

1705年、パパンは手回しのパドルで動く船を建造した。1851年にルイ・フィギュールが発表した真偽不明の説によると、この船は手回しではなく蒸気で動いており、したがって蒸気で動く乗り物としては世界初だという。この説は1880年にエルンスト・ゲルラント [de]によって反駁されたが、同時代の学術論文の中には今でも信じやすい表現が見られる。^[10]

1787年、ダルスウィントンのパトリック・ミラーは、両側の櫂を動かすキャプスタンを操作する人たちによってフォース湾を進む二重船殻の船を発明した。 ^[11]

最初の機能する蒸気船の1つであるパルミペードは、最初の外輪船でもあり、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ました。回転する外輪を備えた全長13メートル（42フィート8インチ）の蒸気船は、 1776年の6月から7月にかけてドゥー川を航行しました。1783年、ジュフロワの新しい外輪船ピロスカフは、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ました。官僚主義とフランス革命により、ジュフロワのさらなる進歩は妨げられました。

次に成功した外輪駆動の蒸気船の試みは、スコットランドの技術者ウィリアム・サイミントンによるもので、彼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。^[11] 1788年と1789年に建造された実験船は、ロクマベン湖でうまく機能した。1802年、サイミントンはフォース・アンド・クライド運河会社のために、はしけ曳き船シャーロット・ダンダスを建造した。1802年のテストでは、強い向かい風の中、6時間で70トンのはしけ2隻を約20マイル (32 km) 牽引することに成功した。熱意は高かったが、会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、それ以上の注文はなかった。

シャーロット・ダンダスは世界初の商用外輪船および蒸気船であったが、おそらく最初に商業的に成功したのは、1807年にニューヨーク市とアルバニーの間で商業運航を開始した、ロバート・フルトンのニューヨークのクレルモンであった。その後、世界中で多くの外輪船が運航された。ヨーロッパ初の外輪船はヘンリー・ベル設計のPS コメットで、 1812年にクライド川で定期旅客サービスを開始した。^[12]

1812年、米国初のミシシッピ川外輪船がニューオーリンズから運航を開始しました。1814年までに、ヘンリー・シュリーブ船長^[b]は地元の状況に適した「蒸気船」^[c]を開発しました。ニューオーリンズへの上陸は1814年の21回から1819年には191回に、1833年には1,200回を超えました。

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ゲント間で使用されました。^[13]

馬で引く外輪船であるチームボートは、経済的で蒸気航行の独占によって課せられる免許費用がかからなかったため、1820年代から1850年代にかけてアメリカ合衆国で渡し船として使われていた。1850年代には蒸気船に取って代わられた。^[14]

南北戦争後、鉄道の拡張により多くの乗客が輸送されるようになり、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船は外輪船のスプレイグ号であった。1901年に建造され、1948年まで石炭と石油を輸送した。^{[15] [16] [17] [18] [19]}

ヨーロッパでは1820年代から、急速に発展する工業都市から川クルーズで観光客を運んだり、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た新設の海辺のリゾート地へ外輪船が運ばれたりした。後に、鉄道の設備に対抗するため、これらの外輪船には豪華なサロンが備え付けられた。有名な例としては、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、グラスゴーとリゾート地ロスゼーを結んだクライド川の蒸気船、ライン川を航行したケルン・デュッセルドルフのクルーズ船などがある。外輪船のサービスは20世紀半ばまで続いたが、自動車の所有により、数台の歴史的建造物を除いて時代遅れとなった。^[20]

中国の外輪船に関する最初の言及は、7世紀に編纂された『南朝史』であるが、劉宋朝（420-479）の海軍船について記述しており、418年に王震娥提督が羌に対する遠征で使用した。古代中国の数学者で天文学者の祖崇志（429-500）は、新亭河（南京の南）で「千里船」として知られる外輪船を建造させた。^[21]梁朝（502-557）の徐世普提督は、552年に侯景に対する遠征の際、 「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、黄法丘提督が足踏み式の外輪船を使用した。中国では、唐代（618-907）の皇帝による諸州の検校の際に、784年に李高公によって外輪船の設計が成功しました。^[22]中国の宋代（960-1279）は、常備海軍のために多くの外輪船の建造を命じました。イギリスの生化学者、歴史家、中国学者のジョセフ・ニーダムによると、

「...1132年から1183年（西暦）の間に、外輪船や片側に11個の外輪を備えた船など、大小さまざまなトレッドミルで動く外輪船が多数建造された。」^[23]

標準的な中国語の「外輪船」という用語が使われたのは宋代だが、それ以前には、この船を説明するためにさまざまな用語が使われていた。12世紀、宋政府は大量の外輪船を使用して、外輪船で武装した敵の海賊軍を破った。 1161年の菜市の戦いでも、外輪船は金王朝（1115-1234）の海軍に対して大きな成功を収めた。 ^{[24]中国人は、}第一次アヘン戦争（1839-1842）のときも外輪船を使用し、20世紀初頭には珠江周辺の輸送にも使用していた。

外輪船の最初の航海は、 1808年のアルバニー号によるものでした。この船はハドソン川から海岸沿いにデラウェア川まで航行しました。これは純粋に川船を新しい市場へ移動させる目的でしたが、その後すぐに外輪船が定期的な短距離沿岸航行を開始しました。1816年、フランス人ビジネスマンのピエール・アンドリエルはロンドンで15 馬力(11kW)の外輪船マージェリー号(後にエリーゼ号と改名)を購入し、ロンドン、ル・アーブル、パリを横断する波乱に満ちた航海を行いましたが、途中で悪天候に遭遇しました。彼は後に、パリとル・アーブル間のセーヌ川でこの船を河川定期船として運航しました。

大西洋を横断する長距離航海を行った最初の外輪船は、1819年にこのサービスのために特別に建造されたSS サバンナでした。サバンナは1819年5月22日にリバプールに向けて出航し、23日間の航海の後アイルランドを発見しました。これは大西洋の初の動力横断でしたが、サバンナは蒸気補助装置を備えた帆船として建造されました。また、風が順調なときのために帆をフル装備しており、動力だけでは航海を完了できませんでした。1822年、チャールズ・ネイピアのアーロン・マンビーは世界初の鉄船で、ロンドンからパリへの初の直接蒸気横断と鉄船による初の外洋航海を行いました。

1838年、コークからロンドンまでの航路用に建造された比較的小型の蒸気船シリウス号が、持続的な蒸気動力で大西洋を横断した最初の船となり、イザムバード・キングダム・ブルネルのはるかに大型のグレート・ウェスタン号を1日だけ上回った。しかし、グレート・ウェスタン号は実際には大西洋横断貿易用に建造されたため、航海に十分な石炭を積んでいた。シリウス号は石炭が尽きた後、家具やその他の物品を燃やさなければならなかった。^[25]グレート・ウェスタン号のより成功した横断により、動力船による大西洋の定期航海の始まりとなった。ビーバー号は北アメリカの太平洋岸北西部で運航された最初の沿岸蒸気船であった。外輪船は19世紀半ばに 日本を西洋世界に開放するのに役立った。

これまでに建造された最大の外輪船はブルネルのグレート・イースタン号だが、この船もスクリュー推進と帆装を備えていた。全長692フィート（211メートル）、重量32,000トン、外輪の直径は56フィート（17メートル）であった。

外輪船はスクリュープロペラの発明後、外洋航行ではそれほど役に立たなくなったが、喫水が浅く操縦性に優れていたため、 沿岸航行や河川タグボートとしては引き続き使用された。

外輪船による最後の大西洋横断は、1969 年 9 月 18 日に始まり、6 か月 9 日後に完了する旅の最初の区間となりました。蒸気外輪タグボート、エップルトン ホールは、外洋航海用に設計されたものではありませんでしたが、ニューキャッスルからサンフランシスコまで蒸気で運ばれました。航海は動力で完了する予定であったため、タグボートは帆を補助する蒸気推進の装備がされていました。航海の大西洋横断区間は、サバンナの航海のちょうど 150 年後に完了しました。

2022年現在、PS ウェイバリー号は世界で最後の航海用客船外輪船です。

1820年代初頭、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、これらはプロペラの開発により時代遅れとなった。プロペラはより効率的で、大砲の攻撃にも弱くなかった。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、数々の試験で外輪船に対する優位性を実証した。その中には、1845年の試験で外輪駆動の姉妹船を綱引きで後方に引っ張ったこともあった。 [ ^{26]しかし、外輪軍艦は、1853年から1856年の}クリミア戦争ではロシア海軍によって、 1846年から1848年の米墨戦争と1861年から1865年のアメリカ南北戦争ではアメリカ海軍によって広く使用された。 1850年代後半から装甲艦が登場し、最後に残っていた外輪フリゲート艦は1870年代までに退役し商船に売却された。これには1867年にボストン初の蒸気船となったマイアミも^{含まれていた。[27]}

第一次世界大戦の勃発時に、イギリス海軍は補助掃海艇として50隻以上の遊覧外輪船を徴用した。^{[28]遊覧客用に作られた広いデッキスペースは掃海艇のブームやケーブルの取り扱いに最適であることが証明され、また外輪のおかげで沿岸の浅瀬や河口でも航行できた。これらの掃海艇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外輪船クラスが発注され、終戦までに32隻が建造された。^[29]

第二次世界大戦では、約30隻の遊覧外輪船が再び徴用された。^[28]木製の船体のため、新しい磁気機雷を作動させないというさらなる利点もあった。外輪船は6つの掃海小隊を編成し、イギリス沿岸の港を拠点とした。他の外輪船は対空船に改造された。 1940年のダンケルク撤退の際には、20隻以上の外輪船が緊急兵員輸送船として使用され、^[28]海岸近くまで到達して直接乗船することができた。^[30]一例としては、撤退の9日間で推定7,000人の兵士を救助し、ドイツ軍機3機を撃墜したと主張したPS メドウェイクイーン^{が挙げられる。 [31]}別の外輪掃海艇HMS オリオールは、兵士が桟橋として他の船に渡れるように、意図的に2度座礁させた。^[32]作戦中、外輪船は26,000人の連合軍兵士を救出したと推定され、そのうち6人が死亡した。^[28]

• 実験（馬力ボート）  – 馬力ボート
• 現存する外輪船の一覧
• マレー・ダーリング蒸気船
• ペダルボート – ペダルで動く小型のレクリエーションボート
• リバークルーズ – 河川港間の内陸水路沿いの航海フォールバックとしてウィキデータの説明を表示するページ
• ローラー船 - エルネスト・バザンによる、推進力として大きな車輪を使用する実験的で失敗した船舶の設計フォールバックとしてウィキデータの説明を表示するページ
• 宋代の科学技術 § 外輪船
• コロンビア川の蒸気船
• ミシシッピ川の蒸気船
• ウィラメット川の蒸気船 – 米国の川の蒸気船

• クラーク、ジョン、ウォードル、デイヴィッド (2003)。PS Enterprise。キャンベラ：オーストラリア国立博物館。
• ウィスコンシン大学ラクロス校の歴史的な蒸気船の写真が 2010 年 9 月 27 日にWayback Machineにアーカイブされました
• ダンプルトン、バーナード、「外輪船の物語」、メルクシャム、2002 年。
• プラマー、ラッセル（1995年）。『外輪船の戦争 1939-1945』。GMSエンタープライズ。ISBN 1-870384-39-3。

ウィキメディア・コモンズには、外輪船に関連するメディアがあります。

• 外輪船に関するビデオへのリンク
• 外輪船のモダンなデザインの写真へのリンク
• オーストラリアの外輪船 2011-11-14にWayback Machineでアーカイブ簡単な歴史
• 外輪船保存協会 (PSPS)