El SS Archimedes fue un barco de vapor construido en Gran Bretaña en 1839. Fue la primera embarcación a vaporEl énfasis aquí está en la nave. Antes del Archimedes, hubo varios buques propulsados exitosamente por hélices, entre ellos el Francis Smith, de Smith, el Francis B. Ogden y el Robert F. Stockton, de Ericsson. Sin embargo, estos buques eran embarcaciones diseñadas para el servicio en los canales fluviales, a diferencia de los buques construidos para el servicio marítimo. en ser propulsada por una hélice de tipo tornillo."El tipo de hélice de tornillo que ahora impulsa la gran mayoría de los barcos y embarcaciones fue patentado en 1836, primero por el ingeniero británico Francis Pettit Smith, luego por el ingeniero sueco John Ericsson. Smith utilizó el diseño del primer barco de vapor impulsado por tornillo, el Archimedes, que fue lanzado en 1839." -Marshall Cavendish, p. 1335."La hélice fue inventada en 1836 por Francis Pettit Smith en Gran Bretaña y John Ericsson en Estados Unidos. En 1839, el primer barco de navegación marítima, llamado apropiadamente Archimedes, fue propulsado por primera vez."-Macauley y Ardley, p. 378."En 1839, los Sres. Rennie construyeron los motores, maquinaria y hélice, para el célebre Archimedes, por lo cual se puede decir que fue la fecha de la introducción del sistema propuelsión a tornillo..."-Mechanics Magazine, p. 220."No fue hasta 1839 que el principio de propulsar los barcos a vapor con una hoja de tornillo fue presentado ante el mundo, y por ello estamos en deuda, como casi todos los mayores recordarán, con el Sr. F. P. Smith de Londres. Él fue quien primero hizo de la hélice de tornillo un elemento práctico y útil. Con la ayuda de apasionados capitalistas, construyó un gran barco de vapor llamado "Archimedes", y el cual acaparó la atención del público".-MacFarlane, p. 109.
El Archimedes influyó considerablemente en el desarrollo de los barcos, fomentando la adopción de hélices de tornillo por la Marina Real británica y buques comerciales. También influyó directamente en el diseño de otro buque innovador, el SS Great Britain del ingeniero Isambard Kingdom Brunel, por aquel entonces el barco más grande del mundo y el primer barco de vapor propulsado por una hélice de tornillo en cruzar el Océano Atlántico.
Antecedentes El principio de desplazar el agua con un tornillo se conoce desde la invención del tornillo de Arquímedes, llamado así por Arquímedes de Siracusa que vivió en el Sin embargo, no fue hasta el , y la invención de la máquina de vapor, que se dispuso de un medio práctico para suministrar potencia efectiva a un sistema de propulsión por hélice marino, pero los primeros intentos de construir un buque de este tipo fracasaron.Fincham, pp. 339-341.
En 1807, hizo su aparición el primer barco de vapor comercialmente exitoso, el North River Steamboat de Robert Fulton. Dado que este buque era propulsado por ruedas de paletas en lugar de una hélice, la rueda de paletas se convirtió en el estándar de facto para la propulsión de barcos de vapor. La experimentación con la propulsión por hélice continuó en algunas regiones y, entre 1750 y 1830, numerosas patentes para hélices marinas fueron solicitadas por varios inventores,Smith, pp. 66-67. aunque pocas de estas invenciones llegaron a la fase de prueba.Fincham, pp. 339-344.
Ericsson y Smith En 1835, dos inventores británicos, John Ericsson y Francis Pettit Smith, empezaron a abordar el problema de manera independiente. Smith, un agricultor fascinado por la propulsión por hélice, fue el primero en registrar una patente de hélice de tornillo el 31 de mayo, mientras que Ericsson, un talentoso ingeniero sueco que trabajaba en Gran Bretaña, solicitó su patente seis semanas después.Bourne, p. 84.
Smith rápidamente construyó un pequeño modelo de barco para probar su invención, que fue demostrado primero en un estanque en su granja de Hendon, y más tarde en la Royal Adelaide Gallery of Practical Science en Londres, donde fue visto por el Secretario de Marina, Sir William Barrow. Después de conseguir el apoyo de un banquero londinense llamado Wright, Smith construyó un barco de seis toneladas, 30 pies y 6 caballos de fuerza llamado Francis Smith, el cual fue equipado con una hélice de madera diseñada por él mismo y fue exhibido en el Canal Paddington desde noviembre de 1836 hasta septiembre de 1837. La hélice de madera de dos vueltas se dañó durante un viaje en febrero de 1837 y, para sorpresa de Smith, la hélice rota que ahora tenía sólo una vuelta, duplicó la velocidad del barco de unas 4 mph a 8 mph. Smith presentaría posteriormente una patente revisada a raíz de este descubrimiento accidental.
Mientras tanto, Ericsson estaba realizando sus propios experimentos. En 1837, construyó un barco de vapor propulsado por un tornillo de 45 pies, el Francis B. Ogden, llamado así por su patrocinador, el cónsul estadounidense en Liverpool. En el verano de 1837, Ericsson presentó su barco en el río Támesis a los altos mandos del Almirantazgo británico, entre ellos el inspector de la Marina Sir William Symonds. A pesar de que el barco alcanzaba una velocidad de 10 mph, comparable a la de los vapores de ruedas existentes, Symonds y su comitiva no quedaron impresionados. El Almirantazgo sostuvo de que la propulsión por hélice sería ineficaz en alta mar, mientras que Symonds creía que los buques propulsados por tornillo no podían ser maniobrados eficientemente.En el caso de Francis B. Ogden, Symonds tenía razón. Ericsson había cometido el error de colocar el timón delante de la hélice, lo que hacía que el timón fuera inútil. Symonds creía que Ericsson intentó ocultar el problema remolcando una barcaza durante la prueba. Después de este rechazo, Ericsson construyó un segundo y más grande barco de hélice de tornillo, el Robert F. Stockton, y lo hizo navegar en 1839 hacia los Estados Unidos, donde pronto se hizo famoso por ser el diseñador del primer buque de guerra de la Marina de los Estados Unidos, el USS Princeton.Bourne, pp. 87-89.
Consciente de la opinión de la Marina de que las hélices de tornillo serían inadecuadas para el servicio marítimo, Smith se propuso demostrar que esta afirmación era equivocada. En septiembre de 1837, llevó al mar su pequeña embarcación, ahora equipada con una hélice de hierro de una sola vuelta, partiendo de Blackwall (Londres) hacia Hythe (Kent) con escalas en Ramsgate, Dover y Folkestone. Durante el regreso a Londres, oficiales de la Marina Real observaron que la nave de Smith pudo avanzar en aguas tormentosas. El interés del Almirantazgo por esa tecnología fue reavivado y se instó a Smith a que construyera un barco de tamaño real para demostrar de manera concluyente la eficacia de la tecnología.Bourne, p. 85. Smith logró atraer a varios inversores para que proporcionen el capital necesario, entre ellos el banquero Wright y la firma de ingeniería J. and G. Rennie, quienes juntos formaron una nueva compañía llamada Ship Propeller Company. El nombre del buque propuesto por la compañía inicialmente fue Propeller, pero finalmente se adoptó Archimedes, por el inventor griego del .
Diseño y construcción El Archimedes fue construido en 1838, por Henry Wimshurst en Londres. Según el propio F. P. Smith, el barco fue construido de roble inglés,Herapath, p. 456. pero una anotación posterior en el Lloyd's Register indica que una parte de la quilla era de abeto del Báltico. El barco tenía 125 pies de largo,Algunas fuentes afirman que el barco medía 106 pies de largo; parecen haber confundido la longitud total con la longitud entre perpendiculares. 22.5 pies de ancho y 237 toneladas de peso muerto. Construido con un diseño de goleta, con un casco de líneas clásicas y un esbelto embudo de rastrillado y mástiles, fue considerado por los contemporáneos como una hermosa embarcación.Schaefer and Hedge, p. 191.
Maquinaria Smith inicialmente tuvo algunas dificultades para encontrar motores adecuados para el barco, ya que la propulsión por hélice presentaba algunos desafíos técnicos desconocidos. Finalmente, la firma de ingeniería J. and G. Rennie aceptó diseñar y suministrar los motores, y los propios dueños fueron persuadidos de que se interesaran económicamente por el barco y su tecnología.Fincham, p. 346.
Los dos motores gemelos suministrados tenían cada uno dos cilindros de 37 pulgadas con una carrera de tres pies, lo que proporcionaba una potencia nominal combinada de unos 80 caballos de fuerza y una potencia real de unos 60. Los motores funcionaban a 26 rpm y por medio de engranajes impulsaban la hélice a 140 rpm.Smith, p. 70. Las calderas funcionaban a una presión de 6 psi. Los motores se instalaron a principios de 1839, tras la botadura del barco en octubre de 1838. miniaturadeimagen|Hélice de tornillo del SS Archimedes. El sistema de engranajes planteó algunos problemas técnicos adicionales. Smith conectó los motores a la hélice mediante ruedas dentadas y piñones, el más grande de los cuales estaba fabricado de carpe, una madera blanca tradicionalmente utilizada para engranajes en molinos de viento.Preble, p. 146. La disposición de los engranajes resultó ser muy ruidosa y la popa del barco experimentaba fuertes vibraciones durante su funcionamiento. Smith planeó reducir el ruido mediante el uso de engranajes helicoidales, pero no está claro si esa modificación fue llevada a cabo.
La hélice estaba hecha de una hoja hierro y medía 5 pies con 9 pulgadas de diámetro y aproximadamente 5 pies de largo. Consistía en un tornillo de 360°, de una solo rosca y de una sola vuelta de acuerdo con la patente revisada de Smith en 1836. Tras la entrada en servicio del barco, la hélice experimentaría posteriormente una serie de modificaciones, la más importante de las cuales fue una alteración del formato de doble rosca/media vuelta y una división del tornillo original de 360° en dos hojas separadas. La hélice podía retraerse totalmente para reducir la resistencia cuando el barco estaba navegando a vela, una acción que duraba unos 15 minutos.
Historial de servicio El Archimedes hizo su viaje inaugural de Londres a Sheerness, cerca de la desembocadura del Támesis, el 2 de mayo de 1839.Burgh, p. 11. El día 15, inició su primer viaje marítimo, desde Gravesend hasta Portsmouth, que se completó a una velocidad imprevista de 10 nudos. En Portsmouth, el Archimedes fue exitosamente probado contra una de las naves más rápidas que había en ese entonces en el servicio del Almirantazgo, el , en presencia de algunos altos oficiales de la Marina, quienes quedaron impresionados por su desempeño.Bourne, p. 85.
Averías y rediseño de las hélices Después de esta prueba inicial, el Archimedes emprendió el viaje de regreso a Londres, pero en el trayecto la caldera del barco -que carecía de un indicador o una válvula de seguridad- explotó, matando al segundo ingeniero y quemando a varios tripulantes. Posteriormente, el buque fue inmovilizado durante cinco meses para su reparación en el astillero de Wimshurst.
Al reanudar el servicio, Smith recibió una invitación del gobierno holandés para llevar el buque a los Países Bajos para una demostración, invitación que aceptó. En el viaje a Texel, sin embargo, Archimedes rompió su cigüeñal y se vio obligado a regresar a Inglaterra para las reparaciones, que en esta ocasión fueron efectuadas por la firma de Miller, Ravenhill & Co. Fue durante este proceso que la hélice original de una sola vuelta y una rosca fue reemplazada por una hélice de doble rosca y media vuelta con dos hojas separadas. La nueva hélice tenía la ventaja de reducir considerablemente la vibración del barco en la popa.Fox, p. 146.
Pruebas en Dover