O surgimento de navios automotores mudou radicalmente o campo do transporte marítimo. No entanto, o desenvolvimento desta direção tem gerado novas tarefas e desafios. Os armadores estavam interessados em aumentar a velocidade de cruzeiro e reduzir o consumo de combustível. Para resolver esses problemas, uma variedade de ideias foi proposta, incluindo algumas incomuns. No final do século 19, o canadense Frederick Augustus Knapp propôs uma versão muito notável da embarcação com maior velocidade e menor consumo de combustível.
F. O. Knapp era formado em direito e trabalhava como advogado em sua cidade natal, Prescott, Ontário, mas isso não o impediu de se interessar por engenharia naval. Em 1892, ele ponderou a questão de aumentar a velocidade de navios promissores e logo chegou a algumas conclusões. Ele entendeu que as embarcações de design tradicional não podiam mostrar indicadores de alta velocidade devido à significativa resistência à água associada a uma grande área de superfície molhada e à necessidade de “cortar” as ondas. Para eliminar esses efeitos negativos, segundo Knapp, foi necessário minimizar o contato da embarcação com a água.
Knapp Roller Boat na doca. Photo Torontoist.com
Sabe-se que uma tora lançada à água fica apenas parcialmente submersa, enquanto parte de sua seção transversal permanece acima da superfície. Neste caso, a tora pode girar livremente em torno do eixo longitudinal, mantendo o mesmo "calado". É este princípio de F. O. Knapp decidiu usá-lo em seu projeto original. Ele planejava construir uma embarcação com casco cilíndrico, minimamente submerso na água e capaz de girar, proporcionando movimento translacional.
O projetista presumiu que uma embarcação com casco cilíndrico de grande alongamento seria capaz de se mover na água com um calado mínimo e, consequentemente, com uma resistência do meio ambiente reduzida. Graças a isso, surgiu uma possibilidade teórica de aumentar a velocidade de deslocamento, bem como de reduzir a potência necessária da usina. No entanto, tal navio teve que ser distinguido por um design bastante complexo. Foi necessário o uso de um casco externo, desempenhando o papel de uma unidade de deslocamento e uma roda de pás. Em seu interior, foi necessário localizar uma plataforma móvel com locais para instalação do motor e transmissão, acomodação da tripulação, passageiros e carga, etc. Durante o movimento, a plataforma central teve que manter uma posição horizontal, enquanto o corpo externo teve que girar constantemente.
Este projeto cria certas dificuldades com a classificação de uma amostra incomum. Uma embarcação com casco externo rotativo não se enquadra na classificação existente, razão pela qual deve ser atribuída a uma classe separada. Pesquisadores estrangeiros freqüentemente determinam o desenvolvimento de F. O. Knapp é como um navio de rolos, mas neste caso ela acaba sendo uma "colega de classe" do navio do designer francês Ernest Bazin, que tinha um design completamente diferente e princípios de trabalho diferentes. Ao mesmo tempo, no entanto, a definição de "navio de rolos" é totalmente consistente com as idéias principais do projeto e, portanto, tem todo o direito de existir.
Desenho da patente para o esquema original do navio
Segundo alguns relatos, em meados dos anos noventa do século XIX F. O. Knapp, que trabalhava em um projeto próprio para uma embarcação de alta velocidade, visitou a França, onde na época eram realizados os testes de um barco a motor desenhado por E. Bazin. Voltando a Prescott, finalizou seu projeto, levando em consideração o conhecimento adquirido e logo construiu um protótipo de uma embarcação de alta velocidade. O pequeno dispositivo usava o princípio original de movimento e foi completado com uma usina de energia na forma de um relógio.
Tendo feito um modelo de trabalho, F. O. Knapp tentou propor o projeto a um cliente potencial diante da indústria de construção naval britânica. O layout e a documentação foram mostrados a especialistas do Centro de Construção Naval de Glasgow. Os construtores navais analisaram a amostra apresentada e concluíram que é de algum interesse. No entanto, ninguém queria assumir responsabilidades, apostar em ideias originais e financiar a construção de um protótipo. O engenheiro entusiasmado teve que voltar para casa e exercer a advocacia novamente.
Felizmente para um projeto promissor, F. O. Knapp conheceu o industrial George Goodwin. Este homem tinha uma fortuna sólida e mostrou interesse em empreendimentos promissores que pudessem aumentar o capital. J. Goodwin acreditava que, se implementado com sucesso, o projeto traria milhões e glorificaria o Canadá. Dadas as perspectivas de embarcações de alta velocidade, o industrial concordou em financiar novas obras. Para o desenvolvimento, construção e teste de um protótipo, ele alocou 10 mil dólares canadenses. Além disso, o projeto atraiu a atenção do chefe dos correios, William Mulok, que também decidiu se tornar patrocinador.
Enquanto F. O. Knapp cuidou de questões financeiras e organizacionais, e os escritórios de patentes do Canadá e dos Estados Unidos revisaram e registraram sua invenção. Assim, o pedido foi enviado ao American Patent Office no final de fevereiro de 1896, e a patente foi recebida em abril de 1897. Quando o documento foi recebido, o designer e seus patrocinadores haviam concluído o desenvolvimento de um protótipo completo e encontrado um empreiteiro que se encarregaria de sua construção.
Postal com fotografia do navio e do seu criador. Photo Torontoist.com
A Polson Iron Works (Toronto) foi escolhida como construtora da primeira embarcação de alta velocidade com o novo projeto. Ele tinha uma vasta experiência na produção de estruturas metálicas de grande porte e, portanto, sabia lidar bem com as tarefas. O navio foi deposto dentro de um mês após o recebimento da patente. Nos meses seguintes, os operários da fábrica fabricaram várias peças e as montaram em uma única estrutura.
Um fato interessante é que o vaso experimental do novo tipo não recebeu nome próprio. Várias fontes mencionam o nome Knapp Roller Boat, mas há razões para acreditar que apareceu graças à imprensa, e não pelas forças dos criadores do projeto. De uma forma ou de outra, o desenvolvimento original do advogado canadense permaneceu na história com um nome simples e lógico - "Roller Boat".
Mesmo depois de solicitar uma patente F. O. Knapp continuou a desenvolver suas idéias, e como resultado o design do protótipo foi marcadamente diferente do descrito na patente. Além disso, à medida que os testes e o ajuste fino progrediam, a embarcação completa foi refinada várias vezes com a instalação de certos dispositivos ou até mesmo com a alteração do layout.
Barco roller durante a construção. Foto Ocean-media.su
De acordo com a patente, a embarcação deveria ter um casco externo cilíndrico, cujas extremidades eram cobertas por tampas em forma de cones truncados com grandes aberturas centrais. Na superfície externa de tal casco, três conjuntos de placas foram colocados, com a ajuda das quais o casco servia como uma roda de pás. Dentro da carcaça, sobre rolamentos ou roletes, foi proposta a colocação de três dispositivos cilíndricos menores que pudessem acomodar todos os dispositivos e volumes necessários. Nestes edifícios deveriam ser montados motores a vapor, uma estação central, compartimentos de carga e passageiros, etc. Com a ajuda de engrenagens mecânicas especiais, o motor foi conectado a uma carcaça externa móvel. Durante o movimento, os cascos internos tinham que manter sua posição, enquanto o externo girava em torno do eixo longitudinal, proporcionando movimento.
A versão "patenteada" do projeto implicava o uso do sistema de direção original. Um par de eixos foi removido das escotilhas laterais do casco externo para a instalação de dispositivos de direção oscilantes. Cada um desses dispositivos era uma estrutura, na extremidade posterior da qual era colocada uma lâmina com a área necessária. Para realizar a manobra, a lâmina apropriada deveria estar imersa na água. Ela criou resistência e ajudou a nave a mudar de rumo.
O navio de teste manteve o projeto do casco externo exigido. Era um tubo de metal com tampas cônicas. O corpo foi proposto para ser feito na base de uma estrutura de metal, revestida com chapas das dimensões exigidas. Lâminas de remo de baixa altura foram instaladas apenas na parte central do casco. Vários quadros anulares internos distinguiam-se por uma estrutura reforçada e, de fato, eram trilhos ao longo dos quais a plataforma interna com os dispositivos necessários deveria se mover. Este último assentava numa treliça metálica, dotada de suportes para as unidades necessárias e um conjunto de roletes para interagir com o invólucro exterior.
O interior da caixa. A plataforma móvel e seus trilhos são visíveis. Foto Ocean-media.su
De acordo com alguns relatos, um bunker de carvão foi planejado para ser localizado na parte central da plataforma interna. Pequenos volumes para armazenamento de combustíveis sólidos também podem ser alocados em outras partes do navio. Dois motores a vapor separados foram usados. Cada um tinha sua própria fornalha e caldeira, que fornecia vapor para um motor de pistão separado. Estes últimos estavam localizados nas partes laterais da plataforma. Devido à presença de duas máquinas, o navio recebeu duas chaminés. Os produtos da combustão eram removidos do forno por meio de tubos colocados sob o "teto" do volume interno e, em seguida, iam para tubos verticais baixos.
Pequenas seções da plataforma projetavam-se das escotilhas laterais do casco externo, sobre as quais plataformas maiores foram colocadas. Esses locais, que receberam uma cerca rígida, podiam ser usados para a observação do mar. Além disso, eles serviram de base para dispositivos de direção.
O comprimento total do navio de teste Knapp Roller Boat era de 110 pés (33,5 m), com um diâmetro de 22 pés (6,7 m). A massa total da estrutura chegou a 100 toneladas, mas o deslocamento volumétrico foi bem menor. Sob carga normal, o navio foi submerso em água por apenas 500-600 mm. Tais dimensões permitiram equipar o protótipo com todos os equipamentos necessários, com os quais ele poderia demonstrar suas capacidades. No entanto, o protótipo tinha pequenos volumes internos, razão pela qual não poderia ser usado como um veículo completo. Os seguintes navios da série, cuja construção foi planejada para começar após testes bem-sucedidos do protótipo, deveriam ser distinguidos pelas dimensões suficientes das cabines de carga-passageiros.
Roller Boat pouco antes do início do teste. Photo Torontoist.com
A principal obra de construção foi concluída em setembro de 1897. No entanto, por um motivo ou outro, a preparação para os testes foi atrasada. No dia 17 de setembro, especialistas verificaram pela primeira vez o funcionamento das locomotivas a vapor. Além disso, várias melhorias foram feitas em vários elementos estruturais. Por conta disso, o lançamento foi adiado várias vezes. A próxima data para o lançamento e início dos testes era 19 de outubro.
Ninguém fez segredos sobre o projeto promissor, e como resultado, muitos residentes de Toronto se reuniram na orla marítima no dia marcado para ver pessoalmente o início dos testes. F. O. Knapp com sua esposa e filho, o dono da metalúrgica William Paulson, além de representantes da imprensa embarcaram no navio experimental. Mas devido a problemas técnicos, o lançamento não voltou a acontecer e foi adiado por dois dias. No dia 21 de outubro, o navio, pintado em uma espetacular cor vermelha, saiu da rampa, se separou dos pares e pela primeira vez iniciou uma viagem independente.
Fazendo muito barulho, o navio, pilotado pelo capitão Gardner Boyd, movia-se lentamente pelo porto de Toronto. Por algum motivo, no momento em que os testes começaram, não foi possível fabricar um sistema de direção totalmente funcional, razão pela qual o protótipo manobrava exclusivamente a mando das ondas e do vento. Felizmente, a natureza não jogou o navio na praia nem o mandou para as ilhas mais próximas. Durante a primeira verificação, o navio não fez mais do que seis revoluções do casco externo por minuto. Como resultado, a velocidade não ultrapassou alguns nós. No entanto, mesmo com tais características, o Knapp Roller Boat foi capaz de demonstrar o desempenho do projeto original na prática.
O navio está a caminho. Photo Torontoist.com
A multidão que assistia aos testes imediatamente inventou o promissor navio, os apelidos Flying Scotsman e Roll Britannia - "Flying Scotsman" e "Rolling Britain", respectivamente. O autor do projeto apreciou muito a verificação. Ele observou que em uma baixa velocidade de rotação do casco, a embarcação apresentava uma velocidade aceitável. Ao acelerar o casco para 60-70 rpm, em tese, era possível obter o melhor desempenho e uma vantagem incondicional sobre os navios existentes.
Nos próximos dias F. O. Knapp e a Polson Iron Works identificaram uma série de melhorias necessárias e modernizaram ligeiramente o protótipo. Assim, foram instaladas placas nas tábuas com o comprimento de todo o casco e surgiram grandes marcas visíveis nas chaminés laterais, que permitiam distinguir entre os lados direito e esquerdo. Em 27 de outubro, o navio modificado foi novamente levado ao porto para inspeção. A mudança na hélice valeu a pena - um aumento significativo na velocidade foi obtido. A embarcação poderia competir facilmente com os barcos existentes ou até mesmo vencer corridas com eles. Ao mesmo tempo, a falta de um sistema de direção e outras falhas de design ainda se faziam sentir.
O sucesso relativo de testar o primeiro protótipo tornou possível continuar trabalhando. Para o inverno de 1897-98, o protótipo foi enviado para armazenamento na fábrica. Os engenheiros, entretanto, começaram a desenvolver um novo projeto. Segundo diversos depoimentos, agora estava prevista a construção de um "navio de rolos" com casco de cerca de 75 m. Notou-se que o uso de outros metais e ligas reduziria o peso da estrutura a valores aceitáveis. Além disso, a esta altura F. O. Knapp fez planos para desenvolver ainda mais ideias originais.
Executando testes. Foto Strangernn.livejournal.com
O resultado do projeto era ser um navio de grande porte adequado para viagens transatlânticas. Foi considerada a possibilidade de construir uma embarcação com casco externo de 250 m de comprimento e 60 m de diâmetro, que, ao usar uma usina suficientemente potente, poderia atingir uma velocidade de pelo menos 45-50 nós. Segundo o designer, neste caso, um passageiro, tendo comprado uma passagem para um vôo através do Atlântico, poderia tomar café da manhã no Canadá e fazer a refeição da manhã seguinte na Grã-Bretanha.
De acordo com os resultados dos primeiros testes, o projeto original recebeu notas altas e seu grande futuro era quase indiscutível. A imprensa do Canadá e de outros países escreveu muito sobre o desenvolvimento promissor e avaliou o potencial comercial do futuro navio de grande porte. No entanto, logo os autores do projeto e os jornalistas começaram a perder o otimismo. Por uma série de razões, o ritmo do trabalho de design diminuiu e o futuro do "navio de rolos" tornou-se uma grande questão.
Segundo relatos, após o final do inverno em 1898, o protótipo permaneceu na fábrica de Paulson. Pouco depois, ele foi transferido para outro terreno. Não houve progresso perceptível no projeto. A construção do segundo protótipo, que se distinguia por suas dimensões aumentadas, não foi iniciada. As razões exatas para isso são desconhecidas, mas existem algumas versões. Desde 1898, o industrial J. Goodwin deixou de ser mencionado no contexto do projeto Knapp Roller Boat. Muito provavelmente, em algum momento ele ficou desiludido com o projeto original e se recusou a financiá-lo posteriormente. Os cortes no orçamento levaram a consequências compreensíveis na forma de desaceleração no trabalho e um futuro incerto.
Um barco a motor promissor para linhas transatlânticas. Figura Ocean-media.su
Tendo perdido o patrocinador principal, F. O. Knapp tentou encontrar um novo. O projeto de uma embarcação de desenho incomum foi proposto ao departamento militar dos Estados Unidos, mas este não se interessou por tal tecnologia. Em tal situação, a construção do segundo navio não estava mais planejada, e os autores do projeto esperavam pelo menos concluir o ajuste fino do primeiro, bem como encontrar uma aplicação para ele. Em meados de 1899, uma nova proposta apareceu sobre o futuro destino do primeiro protótipo.
O Knapp Roller Boat foi enviado a Prescott para outra atualização. Nessa época, foi possível encontrar novos patrocinadores do meio financeiro de Chicago. No futuro, eles também poderiam pagar pela construção de um segundo cilindro. Com apoio, o Sr. Knapp e seus colegas partiram em seu navio para um novo local.
Enquanto navegava. O navio de Ontário foi pego por uma tempestade, resultando na quebra da máquina principal. A tripulação conseguiu fazer reparos no local, sem entrar em nenhum porto. No entanto, devido a avarias e reparos, a Roller Boat perdeu o navio, que deveria entregar um suprimento de carvão. Por causa disso, o protótipo derivou cerca de 27 milhas e acabou na área de Port Bowmanville. Eles conseguiram atracar lá e reabastecer o suprimento de combustível. A transição para Prescott continuou. No entanto, mesmo depois disso, houve algumas surpresas desagradáveis. À noite, devido aos fortes ventos e ondas altas, a âncora quebrou. Uma embarcação não guiada chegou à costa a oeste de Port Bowmanville.
Esquema de um "rolo" modernizado para transporte de carvão. Figure Torontoist.com
A única embarcação permaneceu na costa por cerca de um mês, e somente em julho foi devolvida à água e rebocada até o porto de Prescott. Lá, o navio foi novamente enviado para a oficina para reparos e modernização. Capacidades financeiras da F. O. Nepp deixou muito a desejar, mas ainda assim conseguiu desenvolver um projeto de modernização que lhe permitiu obter os resultados desejados.
Em primeiro lugar, foi proposta a redução do revestimento externo. Mantendo o diâmetro, o comprimento foi reduzido para 24 m, sendo substituídas duas máquinas a vapor por uma instalada no centro do casco. Além disso, muitos outros componentes e montagens estavam sendo finalizados. Com base na experiência de desenvolvimento e teste de tecnologia, o advogado-engenheiro parou de falar em alcançar um desempenho excepcionalmente alto. Após a revisão, de acordo com seus cálculos, o navio poderia atingir uma velocidade de no máximo 12-14 nós.
Apesar dos acordos alcançados, os patrocinadores de Chicago não forneceram o financiamento prometido. Como resultado, a modernização não foi realizada. F. O. Knapp teve que procurar novamente maneiras de ganhar dinheiro com a amostra existente. Uma saída foi encontrada: o "navio de rolos" tornou-se uma balsa projetada para cruzar o rio. St. Lawrence e levará pessoas de Prescott, na costa norte, a Ogdensburne (EUA), no sul. No entanto, este empreendimento terminou em fracasso. Na primeira viagem, a balsa encontrou mau tempo e a tripulação perdeu o rumo. O navio foi lançado na praia da costa sul. Lá permaneceu pelos próximos quatro anos.
Uma barcaça de carvão chegou à costa. Photo Torontoist.com
Em 1902, o projetista recebeu a patente de um navio de rolos projetado para transportar carvão. No ano seguinte, o único protótipo construído foi lançado e enviado a Toronto para reconstrução. O novo projeto consistia na transferência da máquina a vapor para uma das extremidades da plataforma, e os volumes liberados destinavam-se ao transporte de cargas. Foi proposta a montagem de grandes bunkers cilíndricos dentro do alojamento externo. A carga e a descarga deviam ser feitas por meio de uma correia transportadora e um conjunto de guias rigidamente fixadas ao eixo longitudinal da embarcação.
Por uma série de razões, o trabalho parou rapidamente, o que fez com que a embarcação parcialmente desmontada fosse colocada em espera. Em 1907 F. O. Knapp tentou oferecer à Eastern Coal Company, sediada em Halifax, um navio de teste convertido em uma barcaça. Nessa configuração, foi necessário retirar o motor, bloquear a plataforma interna, instalar tampas nas escotilhas laterais e fazer um orifício de carregamento na parte superior do casco. Foi proposto rebocar essa barcaça "à moda antiga": uma das pontas para a frente. O cliente concordou em comprar uma barcaça semelhante e a Polson Iron Works procedeu à "atualização" do navio.
Durante a obra, a futura barcaça mais uma vez caiu em uma tempestade. Ela caiu das cordas e logo as ondas e o vento atingiram o casco vazio do navio Turbinia, que estava no porto próximo. Felizmente, o navio "atacado" saiu com apenas um pequeno amassado e uma vigia pressionada contra o casco, que, no entanto, não se espatifou.
Restos do navio vários anos antes de sua destruição. Foto Strangernn.livejournal.com
Apesar dos danos menores, os proprietários do Turbinia entraram com uma ação judicial contra a F. O. Knapp e W. Paulson. Como resultado da consideração da reclamação, os proprietários da barcaça inacabada tiveram que indenizar o conserto da embarcação avariada, estimado em 241 dólares americanos, além de pagar uma multa de 250 dólares. Além disso, logo surgiu uma decisão adicional: como os réus não pagaram a multa e a indenização, o casco da barcaça deveria ter sido vendido a um terceiro para quitação da dívida. A estrutura retirada foi oferecida à National Lead Works e à Antipiksky Metal Company, mas eles não concordaram em comprar a pilha de metal pelos $ 600 necessários.
Outros compradores de sucata também não estavam interessados no casco apreendido e, portanto, por muitos anos ele permaneceu na costa perto de Toronto. Sob a influência de fatores negativos, o casco desmoronou gradativamente. Em 1914, um navio recém-construído colidiu com ele, com consequências compreensíveis. O casco indesejado do Knapp Roller Boat permaneceu no local até 1933. Segundo relatos, os restos do protótipo foram enterrados durante a construção de um novo viaduto ferroviário. Mais recentemente, verificou-se que elementos individuais do casco ainda podem ser encontrados sob esta estrutura.
Apesar de uma série de contratempos e da falta de sucesso significativo, Frederic Augustus Knapp continuou a desenvolver suas ideias originais. Até o início dos anos 20, ele apresentava regularmente novos projetos baseados em ideias já conhecidas. Por exemplo, em 1922, ele disse à imprensa sobre os planos para construir uma frota inteira de "rolos", bem como sobre os desenvolvimentos no campo do transporte elétrico terrestre. No entanto, essas ideias não chegaram mais à implementação prática, e a principal fonte de renda do inventor, como antes, não era a construção de veículos, mas os serviços jurídicos.
Casco quebrado de um ângulo diferente. Foto Strangernn.livejournal.com
O projeto incomum de F. O. Nepp teve a ideia original de aumentar a velocidade do navio reduzindo drasticamente a superfície molhada e usando um dispositivo de propulsão incomum. Tal como concebidas pelo inventor, tais soluções técnicas permitiram obter características de alto giro e, como resultado, vantagens significativas em relação às embarcações tradicionais. Porém, já durante os primeiros testes verificou-se que o projeto proposto apresenta uma série de problemas, alguns dos quais simplesmente excluem a operação de equipamentos em transporte real.
Um dos principais problemas do projeto era a falta de energia da usina. Os motores a vapor não forneciam a velocidade de rotação exigida do casco externo, razão pela qual, na prática, a velocidade não ultrapassava 5 a 7 nós. O aumento de velocidade naquela época não foi possível devido à falta de usinas com as características exigidas. Além disso, o uso de um motor suficientemente potente deveria ter trazido novos problemas associados ao equilíbrio da plataforma interna móvel dentro do corpo giratório.
Houve alguns problemas de layout. Por exemplo, não foi possível resolver a questão do posicionamento ideal do poste central, capaz de dar a visibilidade necessária em todas as condições. Colocar a casa do leme na plataforma lateral não proporcionou a conveniência de direção desejada, enquanto a instalação de comandos dentro do casco privou a tripulação de qualquer visão, ou exigiu a instalação de vidros circulares na unidade giratória.
Uma das últimas fotos do ex-"rolo". Photo Torontoist.com
A incapacidade de acelerar a velocidades aceitáveis foi agravada pela navegabilidade inaceitavelmente baixa. Mesmo com leve excitação, a água poderia entrar no casco pelas escotilhas laterais, e o casco cilíndrico, por definição, não poderia apresentar alta germinação para a onda. Finalmente, o grande casco se distinguia por uma grande navegação, por causa da qual o vento ou ondas de força suficiente podiam simplesmente parar o navio, impedindo-o de avançar. Alguns desses problemas poderiam ser resolvidos reconstruindo toda a estrutura e usando um motor poderoso, mas F. O. Knapp simplesmente não teve a oportunidade de realizar a modernização necessária.
O projeto original de um advogado canadense permitiu testar na prática a aparência atípica de uma promissora embarcação de alta velocidade e tirar todas as conclusões necessárias. Verificou-se que o projeto proposto não apresenta perspectivas reais. Como resultado, o Knapp Roller Boat acabou por ser o único representante de sua classe incomum. No futuro, esta arquitetura de tecnologia marinha não foi utilizada em novos projetos por falta de perspectivas. E ainda o projeto da F. O. Knappa resolveu uma das tarefas: conseguiu atrair a atenção de todo o mundo para a construção naval canadense. Pode-se até dizer que esse foi o resultado mais notável de todo o trabalho.
