Фрэнсис Петтит Смит¶

Фрэнсис Петтит Смит (англ. Francis Pettit Smith; 9 февраля 1808, Хайт, Кент, Англия — 12 февраля 1874, Лондон) — английский изобретатель и предприниматель, один из пионеров пароходостроения, наиболее известный как создатель первого практически пригодного гребного винта для судов. Его разработка стала ключевым этапом в переходе от громоздких и уязвимых гребных колёс к более эффективному и надёжному винтовому движителю, что в значительной степени определило развитие морского флота во второй половине XIX века.

¶Биография

¶Ранние годы и образование

Фрэнсис Петтит Смит родился в семье фермера в графстве Кент. С юных лет он проявлял интерес к механике и судостроению. Получив начальное образование в местной школе, он в возрасте 14 лет поступил учеником к кузнецу и слесарю, где освоил основы металлообработки и конструирования. В 1825 году он переехал в Лондон, где работал подмастерьем у механика, одновременно посещая вечерние курсы при Лондонском механическом институте.

¶Путь к изобретению

Идея использования винта для движения судов возникла у Смита в 1834 году, когда он наблюдал за работой водяной мельницы. В отличие от существовавших проектов (например, винта Джозефа Рамсея или шнекового движителя), Смит предложил использовать короткий винт с большим шагом, который, по его расчётам, должен был обеспечить более высокий КПД. В 1835 году он построил первую модель — небольшое судно длиной около 2,5 метров, оснащённое деревянным винтом, приводимым в движение ручным воротом. Испытания на пруду в Хайте показали, что винт эффективно толкает лодку, хотя и с недостаточной скоростью.

¶Первый патент и коммерциализация

В 1836 году Смит совместно с механиком Томасом Блэком подал заявку на патент «Улучшения в движении судов». Патент № 7104 был выдан 31 мая 1836 года. В описании изобретения указывалось, что движитель представляет собой «винт с двумя или более лопастями, расположенными на валу, вращаемом паровой машиной или иным двигателем». Для финансирования дальнейших работ Смит основал компанию «Ship Propeller Company» (позднее — «The Propeller Company»), привлёк инвесторов, включая лорда Дандаса и сэра Джона Барроу.

¶Испытания и авария

В 1837 году Смит построил небольшой пароход «Фрэнсис Смит» (Francis Smith) водоизмещением около 10 тонн, оснащённый паровой машиной мощностью 6 лошадиных сил и деревянным винтом. Во время испытаний на реке Темзе в сентябре 1837 года произошла авария: винт задел дно и сломался, отломив примерно половину одной из лопастей. К удивлению изобретателя, судно не только не потеряло ход, но и значительно увеличило скорость — с 4 до 7 узлов. Это случайное открытие показало, что короткий винт с частично разрушенной лопастью работает эффективнее полного. Смит немедленно переработал конструкцию, создав винт с двумя короткими лопастями, который стал прототипом современных гребных винтов.

¶Признание и «SS Archimedes»

Успех испытаний привлёк внимание Адмиралтейства. В 1838 году Смит получил заказ на постройку полноценного винтового парохода для военно-морского флота. Судно «SS Archimedes» (названное в честь Архимеда, древнегреческого учёного, изучавшего винт) было спущено на воду в 1839 году. Оно имело водоизмещение 237 тонн, длину 38,5 метров и паровую машину мощностью 80 лошадиных сил. Винт диаметром 2,1 метра с двумя лопастями приводился во вращение через цепную передачу. Испытания «Архимеда» в 1839–1840 годах доказали превосходство винтового движителя над гребными колёсами: судно развивало скорость до 10 узлов, было более маневренным и устойчивым к волнам. В 1840 году «Архимед» совершил плавание вокруг Великобритании, продемонстрировав надёжность новой системы.

¶Конфликт с Джоном Эриксоном

Одновременно со Смитом над винтовым движителем работал шведско-американский инженер Джон Эриксон, который в 1836 году запатентовал аналогичную конструкцию в США. Эриксон также построил пароход «Stockton» (позднее переименованный в «Robert F. Stockton»), но его винт имел иную конфигурацию — с лопастями, расположенными под углом. Между изобретателями возник длительный спор о приоритете. В 1843 году британское Адмиралтейство, проведя сравнительные испытания, признало конструкцию Смита более эффективной для военных кораблей. Однако Эриксон продолжал утверждать своё первенство, и в историографии этот вопрос остаётся дискуссионным. Современные исследователи склоняются к тому, что оба изобретателя независимо друг от друга пришли к сходным решениям, но именно Смит первым создал практически применимый и коммерчески успешный образец.

¶Поздние годы

После успеха «Архимеда» Смит занимался совершенствованием винтовых двигателей, консультировал судостроительные компании и участвовал в проектировании нескольких военных кораблей для Королевского флота. В 1845 году он был избран членом Лондонского королевского общества (FRS) — высшей научной награды Великобритании. В 1850-х годах его здоровье ухудшилось, и он отошёл от активной деятельности. Фрэнсис Петтит Смит скончался 12 февраля 1874 года в Лондоне в возрасте 66 лет. Похоронен на кладбище Кенсал-Грин.

¶Технические особенности изобретения

¶Конструкция винта Смита

Винт Смита представлял собой короткий цилиндрический элемент с двумя или тремя лопастями, расположенными под углом к оси вращения. Ключевые параметры:

• Диаметр: от 0,5 до 2,5 метров в зависимости от размера судна.
• Шаг винта: расстояние, которое винт проходит за один оборот в твёрдой среде; у Смита шаг был относительно большим (около 1,5–2 диаметров).
• Материал: первоначально дерево (дуб, тик), затем — чугун и бронза.
• Количество лопастей: от 2 до 4, оптимальным признано двухлопастное исполнение.

¶Отличие от гребных колёс

¶Принцип действия

Винт Смита работает по принципу Архимедова винта: при вращении лопасти отбрасывают воду назад, создавая реактивную силу, толкающую судно вперёд. В отличие от более ранних конструкций (например, винта Рамсея, который был длинным и занимал много места), винт Смита был компактным и мог быть установлен на существующие пароходы без значительной перестройки корпуса.

¶Влияние на судостроение

Изобретение Смита радикально изменило морской транспорт. К 1850-м годам винтовые движители вытеснили гребные колёса на большинстве пароходов, особенно военных. Основные последствия:

• Повышение скорости и манёвренности кораблей.
• Снижение уязвимости — винт, расположенный под кормой, был менее подвержен повреждениям от волн и вражеского огня.
• Возможность установки брони — гребные колёса мешали размещению броневых плит по бортам, винт эту проблему устранил.
• Развитие трансатлантического судоходства — винтовые пароходы, такие как «Great Britain» (1843) и «Great Eastern» (1858), стали возможны благодаря технологии Смита.

¶Память

• В 1874 году на могиле Смита на кладбище Кенсал-Грин установлен обелиск с надписью: «Фрэнсис Петтит Смит, изобретатель гребного винта».
• В 1954 году в его родном городе Хайт открыт памятник в виде бронзового винта.
• Имя Смита носит улица в Лондоне (Francis Pettit Smith Street) и технический колледж в графстве Кент.
• В 2008 году, к 200-летию со дня рождения, Королевское общество выпустило памятную медаль.

¶Интересные факты

• Смит никогда не получал патентных отчислений от Адмиралтейства, хотя его винт использовался на всех британских военных кораблях начиная с 1840-х годов.
• Случайная поломка винта во время испытаний 1837 года считается одним из первых примеров «счастливой случайности» в инженерной истории.
• Винт Смита был установлен на пароходе «SS Great Britain» (1843), который стал первым железным винтовым пароходом, совершившим трансатлантический рейс.

¶Источники

• Bourne, J. (1845). A Treatise on the Screw Propeller. London: John Weale.
• Smith, F. P. (1836). Specification of the Patent for Improvements in Propelling Vessels. London: Patent Office.
• Hebert, L. (1849). The Engineer’s and Mechanic’s Encyclopedia. London: Thomas Kelly.
• Corlett, E. (1975). The Iron Ship: The Story of Brunel’s SS Great Britain. London: Conway Maritime Press.
• Dictionary of National Biography (1885–1900). London: Smith, Elder & Co. — статья «Smith, Francis Pettit».