Применение такой довольно мощной тяги показало, что старые типы несамоходного флота не годятся для буксировки в крупных составах. Недостаточная продольная прочность их приводила к тому, что во время буксировки, особенно на головных судах состава, деревянная бортовая обшивка и днище растягивались, а расстроенные пазы создавали сильную водотечность. Надо было переходить на строительство судов более прочного крепления, и пароходное общество “По Волге” поручило своим инженерам разработать проекты барж, более вместительных и прочных. Весной 1848 г. на Волге появились первые 12 барж, построенных в Копаеве и Рыбинске, с корпусами необычных размеров: длиной 96 п 117 м при ширине 10 и 11м.
Создание таких огромных для своего времени деревянных грузовых судов было подготовлено предшествующим развитием отечественного судостроения. Баржи стали иметь более прочные корпуса, что достигалось увеличением высоты борта, числа и большего сечения продольных связей: кильсонов, проложенных по копаням, и коней под бимсами, а также устройством бортового стрингера и более частого крепления болтами продольных связей с поперечным набором. Усилению корпуса способствовали и железные вертикальные струны и деревянные стойки — пиллерсы, скреплявшие продольные связи, формируя таким образом довольно прочную ферму, а также большое число воротовых и подбалочных брусьев и другие нововведения.
Однако эксплуатация этих барж показала, что суда длиной 117 м велики для существовавших тогда судоходных условий на Волге, а конструкция их все же не обеспечивает необходимой жесткости корпуса. Клинообразная форма оконечностей с размещением тяжелых якорного и рулевого устройств приводила к их зависанию, что расшатывало крепления, порождая остаточные деформации корпуса. Погрузка барж на ровный киль становилась затруднительной, появлялась водотечность. Задачу дальнейшего совершенствования несамоходного флота еще предстояло решать.
Продолжали использоваться на водных путях и суда других типов, появившиеся и сформировавшиеся еще в прошлом столетии. Одни из них улучшались, изменяя свои формы, конструкцию и размеры корпуса с целью повышения прочности, другие постепенно отмирали, так как переставали соответствовать требованиям эксплуатации.
Первые успехи буксирных пароходов, естественно, привели к мысли использовать новые суда для перевозки пассажиров. Как упоминалось выше, построенный на Пожвинском заводе еще в 1821 г. пароход приспосабливался для перевозки пассажиров, но в силу конструктивных недостатков в эксплуатации не был. Построенный на Выксунском заводе пароход “Сокол” в 1843 г. совершил рейс из Нижнего Новгорода до Астрахани и перевез 96 пассажиров. Это был первый пассажирский рейс буксирного парохода.
Более высокая скорость движения пароходов привлекала пассажиров, но специальных пассажирских судов еще не было. Поэтому для перевозки пассажиров пароходное общество “По Волге” оборудовало две баржи, где были устроены общие мужские и женские каюты первого и второго классов. Каюты не отапливались и основное “удобство” их состояло в том, что они обеспечивали укрытие от дождя и непогоды, да имели на огромной каменной плите куб с горячей водой и очаг для приготовления пищи, чем обычно занимались жены шкиперов. Так как потребность в перевозке пассажиров была больше, чем ее могли удовлетворить две баржи, то пассажиров принимали и на буксирные пароходы, где удобств было еще меньше, чем на пассажирских баржах. Пассажирские пароходы, как специализированные суда, появились несколько позднее, уже в 60-х годах XIX в.
§6. Развитие военно –морского флота
Все сказанное выше о первых в России пароходах относится к судам внутреннего плавания. Но одновременно строились и пароходы для работы на море, в том числе и для военно-морского флота. По подсчетам В. В. Захарова, за период с 1815 по 1840 г. было построено 99 пароходов, в том числе 36 из них относятся к речным. Талантливые корабельные мастера И. В. Курепанов, К. А. Глазырин и другие плодотворно потрудились над созданием проектов судов и их постройкой, используя не только свои разработки, но и зарубежный опыт.
Организация строительства пароходов для первых мастеров этого дела была новой и чрезвычайно сложной задачей. Из прошлого опыта могли быть использованы лишь навыки постройки деревянных корпусов несамоходных судов. А пароходы были качественно новым видом флота с соответствующими требованиями к прочности корпуса, его форме и распределению нагрузок. Этим требованиям деревянный корпус, конструктивно мало отличавшийся от корпусов барж, не всегда мог удовлетворить, а строительство металлических корпусов еще не начиналось (первый металлический корпус парохода был построен на Каме Суксунским заводом лишь в 1845 г.). Поэтому первые пароходы создавались в деревянных корпусах, благо организация постройки деревянных барж была знакомым делом.
Строительство пароходов в основном было сосредоточено на более оснащенных по своему времени заводах, где создавались паровые машины и котлы. Это были уже упомянутые выше заводы Берда в Петербурге и Пожвинский завод Всеволожского на Каме. Вскоре в строительство пароходов включился Выксунский завод Д. Шепелева на Оке. Строительством судов по преимуществу для морского флота занимались Ижорский и Александровский заводы и Охтинская верфь в Петербурге, Адмиралтейские верфи в Николаеве, Астрахани и Архангельске. В 1849 г. вблизи Нижнего Новгорода был сооружен для постройки пароходов Сормовский завод.
Строительство пароходов, помимо заводов, практиковалось также и на временных площадках. Так, на р. Мегре вблизи Белозерска, как указано в упоминавшемся выше отчете Берда, на такой площадке было построено два парохода; на Волге в с. Юршино по заказу Д. П. Евреинова и его компаньона И. И. Глебова в 1819 г. были заложены три корпуса пароходов; в с. Грузино Новгородской губернии построено два парохода. Аналогичное строительство велось и в других пунктах.
Конечно, на таких площадках работы производились вручную. Даже на более крупных заводах механическая энергия использовалась в то время чрезвычайно мало. Впервые паровой двигатель для привода в действие механического оборудования был применен на заводе Берда в 1815 г. на постройке первого парохода. “Паровые пильные мельницы” для заготовки лесоматериалов для судостроения впервые использованы на Охтинской верфи в 1825 г.
Практика постройки первых пароходов показала неотложную необходимость совершенствования технологического оборудования судостроительных предприятий. Постепенно происходило их техническое оснащение, а в 50-х годах возник ряд новых судостроительных заводов. Так, в 1852 г. был основан завод в Костроме, принадлежащий братьям Шиповым, в 1857 г. — завод Курбатова в Нижнем Новгороде. В эти же годы были основаны заводы братьев Каменских и И. И. Любимова в Перми. Развертывали постройку судов Сормовский и Коломенский заводы, а также Пермский машиностроительный завод в Мотовилихе.
Паровые машины первых пароходов, построенных до 1819 г., мало отличались от машин фабричного типа, имели громоздкие балансиры и маховые колеса. При запуске требовалось проворачивать их для установки в положение, удобное для пуска, что весьма затрудняло маневры. Чтобы избежать применения махового колеса и обеспечить ровное вращение вала, на пароходы стали ставить по две машины или применять сдвоенные машины, имевшие два одинаковых цилиндра с раздельным поступлением пара. Кривошипы коленчатого вала располагались под прямым углом так, что когда поршень одной из машин подходил к “мертвой точке”, поршень другой совершал рабочий ход. Однако бывали случаи нарушения координации рабочего хода, равномерность вращения вала достигалась не всегда. Лишь применение паровых машин двукратного расширения пара с наклонным или горизонтальным расположением цилиндров создало условия для ликвидации этих недостатков.
Паровые котлы делали цилиндрической формы из меди или железа, но были и комбинированные, в которых “печи и жаровые трубы, где горит огонь”, а также дно делались из меди, а все остальное — из толстых железных листов. Котлы такого типа на заводе Берда строились в 1822—1823 гг. Применение котлов с давлением пара 5—6 ат. существенно улучшило теплотехнические показатели судовых паровых установок.
Габаритные размеры и масса машин и котлов в процессе их усовершенствования уменьшались, но весьма медленно. Удельный расход металла на 1 л. с. достигал 0,9—1,1 т, в том числе до 40% цветного, что делало машины очень дорогими.
Экономичность энергетических установок была низкой: для машины в 100 л. с. требовалось ежесуточно около 6 кубических саженей дров (58 м3).
Первые строители паровых машин стали на правильный путь применения пара с увеличенным давлением. Если в первых машинах оно составляло 1 ат., то машины середины XIX в. работали уже с давлением пара от 3 до 6 ат. А это уменьшало расход топлива, массу машины и потребность в металле на их постройку.
Одновременно выявилась целесообразность увеличения кратности расширения пара в машинах. Возникла идея создания машин с последовательным расширением пара в нескольких цилиндрах, реализованная в постройке машины двукратного расширения.
Движителем для всех пароходов служило гребное колесо. Но работы по усовершенствованию его конструкции в то время еще не обеспечили создания колеса с поворачивающимися плицами.