SS Arquímedes

En 1835, dos inventores británicos, John Ericsson y Francis Pettit Smith , comenzaron a trabajar por separado en el problema. Smith, un agricultor de oficio que había sentido fascinación durante toda su vida por la propulsión por hélice, fue el primero en patentar una hélice el 31 de mayo, mientras que Ericsson, un talentoso ingeniero sueco que trabajaba entonces en Gran Bretaña, presentó su patente seis semanas después. ^{[ 8 ]}

Smith construyó rápidamente un pequeño modelo de barco para probar su invento, que se demostró 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 Segundo Secretario del Almirantazgo, Sir John Barrow. Habiendo conseguido el patrocinio de un banquero londinense llamado Wright, Smith construyó entonces una barcaza de canal de 30 pies (9,1 m) , 6 caballos de fuerza (4,5 kW) y seis toneladas de carga llamada Francis Smith , que fue equipada con una hélice de madera de su propio diseño y demostrada en el Canal de Paddington desde noviembre de 1836 hasta septiembre de 1837. Por un accidente fortuito, 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 consistía en una sola vuelta, duplicó la velocidad anterior del barco, de aproximadamente cuatro millas por hora (6,4 km/h) a ocho millas por hora (13 km/h) . ^{[ 8 ]} Posteriormente, Smith presentaría una patente revisada de acuerdo con este descubrimiento accidental.    

Mientras tanto, Ericsson realizaba sus propios experimentos. En 1837, construyó un barco de vapor de hélice de 14 metros (45 pies ) , el Francis B. Ogden , bautizado en honor a su mecenas, el cónsul estadounidense en Liverpool . En el verano de 1837, Ericsson hizo una demostración de su barco en el río Támesis ante altos cargos del Almirantazgo británico , entre ellos el inspector de la Armada, Sir William Symonds . A pesar de que el barco alcanzó una velocidad de 16 kilómetros por hora (diez millas por hora) , comparable a la de los vapores de paletas de la época , Symonds y su comitiva no quedaron impresionados. El Almirantazgo sostenía que la propulsión por hélice sería ineficaz en la navegación oceánica, mientras que el propio Symonds creía que los barcos de hélice no podían ser gobernados con eficiencia. ^{[ vi ]} Tras este rechazo, Ericsson construyó un segundo barco de hélice más grande, el Robert F. Stockton , y lo hizo navegar en 1839 a los Estados Unidos, donde pronto ganaría fama como el diseñador del primer buque de guerra de hélice de la Armada de los Estados Unidos , el USS Princeton . ^{[ 9 ]}   

Aparentemente consciente de la opinión de la Armada de que las hélices de tornillo resultarían inadecuadas para el servicio marítimo, Smith decidió demostrar que esta suposición era errónea. En septiembre de 1837, llevó su pequeño barco (ahora equipado con una hélice de hierro de una sola vuelta) al mar, navegando desde Blackwall, Londres, hasta Hythe, Kent , con escalas en Ramsgate , Dover y Folkestone . De regreso a Londres el día 25, oficiales de la Marina Real observaron la embarcación de Smith avanzando en mares tempestuosos. El interés del Almirantazgo en la tecnología se reavivó, y Smith fue alentado a construir un barco de tamaño real para demostrar de manera más concluyente la eficacia de la tecnología. ^{[ 10 ]} Logró atraer a varios inversores para proporcionar el capital necesario, incluyendo al banquero Wright y a la empresa de ingeniería de J. y G. Rennie , quienes juntos formaron una nueva compañía llamada Ship Propeller Company. Inicialmente, el buque propuesto por la compañía se denominó provisionalmente Propeller , pero el nombre que finalmente se adoptó para el barco fue Archimedes , en honor al inventor griego del siglo III.

Inicialmente, Smith tuvo algunas dificultades para conseguir motores adecuados para el barco, ya que la propulsión por hélice presentaba algunos desafíos técnicos desconocidos. Finalmente, la destacada empresa de ingeniería J. y G. Rennie accedió a diseñar y suministrar los motores, y los propios Rennie fueron persuadidos para invertir económicamente en el barco y su tecnología. ^{[ 13 ]}

Los dos motores suministrados por los Rennies tenían cada uno dos cilindros de 94 cm (37 pulgadas) con una carrera de 0,91 m (tres pies ) , que proporcionaban una potencia nominal combinada de unos 80 caballos de fuerza y ​​una potencia real de unos 60 caballos de fuerza. Los motores giraban a 26 rpm , lo que, mediante engranajes, impulsaba el eje de la hélice a unas 140 rpm. ^{[ 14 ]} 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.  

El sistema de engranajes presentó algunos problemas técnicos adicionales. Smith conectó los motores a la hélice mediante ruedas dentadas y piñones, el mayor de los cuales estaba dentado con madera de carpe (una madera blanca utilizada tradicionalmente para engranajes en molinos de viento ). ^{[ 15 ]} El sistema de engranajes resultó ser muy ruidoso, y la popa del barco estaba sujeta a vibraciones considerables durante su funcionamiento. Smith planeó reducir el ruido mediante el uso de engranajes helicoidales, ^{[ 16 ]} pero no está claro si esta modificación llegó a realizarse.

La hélice en sí era de chapa de hierro, de 1,75 m de diámetro y unos 1,5 m de largo, y consistía en un tornillo de 360°, de rosca simple y de una sola vuelta , de acuerdo con la patente revisada de Smith de 1836. Tras la entrada en servicio del buque, la hélice sufrió varias modificaciones, las más importantes de las cuales fueron una alteración a un formato de doble rosca/media vuelta y la división del tornillo original de 360° en dos palas separadas. La hélice tenía la peculiaridad de ser totalmente retráctil para reducir la resistencia cuando el buque navegaba a vela, una tarea que llevaba unos 15 minutos. ^{[ 13 ]}    

Tras esta prueba inicial, el Archimedes emprendió el viaje de regreso a Londres, pero durante la travesía la caldera del barco, que carecía tanto de manómetro como de válvula de seguridad, explotó, matando al segundo ingeniero y escaldando a varios más. El buque quedó entonces inmovilizado durante cinco meses para reparaciones en el astillero de Wimshurst. ^{[ 18 ]}

Al reanudarse el servicio, Smith recibió una invitación del gobierno holandés para llevar el buque a los Países Bajos para una demostración, la cual aceptó. Sin embargo, durante el viaje a Texel , el Archimedes sufrió una rotura en el cigüeñal y se vio obligado a regresar a Inglaterra para reparaciones adicionales, que en esta ocasión fueron realizadas por la empresa Miller, Ravenhill & Co. Fue durante esta reparación que la hélice original de hélice completa, de una sola vuelta y rosca simple, fue reemplazada por una hélice de doble rosca, de media vuelta y con dos palas distintas. La nueva hélice tenía la ventaja de reducir considerablemente la vibración del buque en la popa. ^{[ 18 ]}

Tras estas reparaciones, el Almirantazgo británico acordó con Smith realizar una nueva serie de pruebas para el Archimedes en Dover . El capitán Edward Chappell, de la Marina Real, fue designado por el Almirantazgo para supervisar las pruebas y redactar un informe. De abril a mayo de 1840, el Archimedes fue probado contra los barcos de correo más rápidos de la Armada que cubrían la ruta Dover- Calais : los barcos de ruedas de paletas Ariel , Beaver , Swallow y Widgeon . ^{[ 19 ]}

Las pruebas más reveladoras se realizaron contra el Widgeon , que no solo era el más rápido de los barcos de correo, sino también el más parecido en tamaño y potencia al Archimedes . El Widgeon demostró ser ligeramente más rápido que el Archimedes en mares tranquilos, pero Chappell concluyó que, dado que este último tenía una menor relación potencia-peso, la hélice como medio de propulsión había demostrado ser "igual, si no superior, a la de la rueda de paletas convencional". ^{[ 19 ]} Este hallazgo fue más decisivo de lo que parece, porque desde una perspectiva naval, la propulsión por hélice solo tenía que demostrar una eficiencia aproximadamente igual a la de la propulsión por rueda de paletas, ya que estas últimas presentaban deficiencias bien conocidas en el uso militar. Estas incluían la exposición de la rueda de paletas y sus motores al fuego enemigo, así como la reducción del espacio disponible para la colocación de cañones, lo que afectaba la potencia de fuego lateral de un buque de guerra . El informe de Chappell conduciría posteriormente a la adopción de la propulsión por hélice por parte de la Armada (véase la sección Legado más adelante).

Tras la conclusión de las pruebas de Dover, el Arquímedes fue asignado al capitán Chappell para un viaje alrededor de Gran Bretaña, que comenzó en julio de 1840. Este viaje brindó la oportunidad no solo de realizar pruebas adicionales, sino también de mostrar la tecnología a armadores, ingenieros y científicos en varios puertos del país. El Arquímedes completó el viaje de 2006 millas (3228 km) a una velocidad promedio superior a 7 millas por hora (11 km/h) y una velocidad máxima en condiciones ideales de 10,9 millas por hora (17,5 km/h) . ^{[ 20 ]}   

Tras completar este viaje, el Arquímedes realizó la travesía de Plymouth a Oporto, Portugal, en el tiempo récord de 68 horas y media. Posteriormente, el barco realizó otros viajes a Amberes , a Ámsterdam a través del Canal de Holanda Septentrional y a varios otros puertos del continente, despertando interés en el nuevo método de propulsión en todas partes. ^{[ 20 ]}

Tras el regreso de Arquímedes a Inglaterra, Smith accedió a prestarlo durante varios meses a la Great Western Steamship Company , que estaba construyendo el mayor buque de vapor del mundo, el SS Great Britain  . El ingeniero jefe de Great Western, Isambard Kingdom Brunel , aprovechó el préstamo para probar Arquímedes con diferentes hélices con el fin de encontrar el diseño más eficiente, que finalmente resultó ser un nuevo modelo de cuatro palas presentado por Smith.

Los experimentos de Brunel lo llevaron a recomendar a sus empleadores la adopción de la propulsión por hélice para Gran Bretaña . Las ventajas de la propulsión por hélice enumeradas por Brunel se pueden resumir de la siguiente manera:

• La maquinaria de propulsión por hélice era más ligera, lo que mejoraba el consumo de combustible;
• La maquinaria de propulsión por hélice podría ubicarse más abajo en el casco, reduciendo el centro de gravedad del buque y haciéndolo más estable en mares agitados;
• Al ocupar menos espacio, los motores de hélice permitirían transportar más carga;
• La eliminación de las voluminosas cajas de paletas reduciría la resistencia al atravesar el agua y, además, permitiría que el barco maniobrara con mayor facilidad en vías navegables estrechas.
• La profundidad de una rueda de paletas cambia constantemente, dependiendo de la carga del barco y del movimiento de las olas, mientras que una hélice permanece totalmente sumergida y funcionando a plena eficiencia en todo momento;
• La maquinaria de propulsión por tornillo era más barata. ^{[ 21 ]}

Con estos argumentos, Brunel logró persuadir en diciembre de 1840 a la Great Western Steamship Company para que adoptara la propulsión por hélice para el Great Britain , convirtiéndolo así en el primer vapor transatlántico del mundo propulsado por hélice. Sin embargo, en lugar de utilizar el diseño probado de Smith, Brunel decidió posteriormente instalar una hélice de seis palas tipo "molino de viento" diseñada por él mismo. El diseño de Brunel resultó defectuoso y fue rápidamente reemplazado por el diseño original. ^{[ 21 ]}

Smith y sus socios inversores habían esperado inicialmente vender el Archimedes a la Marina Real, pero cuando esto no se concretó, la Ship Propeller Company vendió el buque para uso comercial. La compañía, que se estima que perdió un total de aproximadamente 50 000 libras esterlinas en la operación del Archimedes , ^{[ 22 ]} fue posteriormente liquidada.

La trayectoria posterior del Archimedes es fragmentaria. El barco encalló en Beachy Head en 1840. En 1845, desapareció del Lloyd's Register , pero reapareció en 1847 tras una revisión . Sus motores y maquinaria fueron retirados en una fecha no especificada en Sunderland , tras lo cual continuó en servicio como velero. ^{[ 16 ]} En 1850, fue certificado como perteneciente a la Elbe & Humber Steam Navigation Company, que operaba entre Hamburgo y Hull . ^{[ 23 ]} En 1852, sus velas y aparejo fueron renovados, pero desapareció del Registro nuevamente uno o dos años después. ^{[ 16 ]} A principios de noviembre de 1852, se produjo un incendio en su bodega de popa durante un viaje de Hull a Hamburgo . Llegó a Hamburgo el 9 de noviembre con la bodega de popa inundada. ^{[ 24 ]} Según se informa, finalizó su carrera en la década de 1850, prestando servicio entre Chile y Australia. ^{[ 25 ]} Una goleta con ese nombre naufragó el 27 de enero de 1857 en las Tuamotu , mientras navegaba entre Valparaíso y Melbourne . ^{[ 26 ]}