Barco a vapor
Um barco a vapor é uma embarcação impulsionada por um motor a vapor que aciona rodas de água montadas inicialmente a meia-nau, nas laterais e depois na popa. São tipicamente caracterizados por possuírem grandes chaminés.
Limitações da máquina a vapor Newcomen
Os primeiros projetos de barcos a vapor usavam motores a vapor Newcomen. Esses motores eram grandes, pesados e produziam pouca potência, o que resultava em uma relação peso-potência desfavorável. O peso pesado do motor Newcomen exigia um barco estruturalmente forte, e o movimento alternativo do feixe do motor exigia um mecanismo complicado para produzir propulsão.
Motores de movimento rotativo
As melhorias no projeto de James Watt aumentaram a eficiência do motor a vapor, melhorando a relação potência-peso, e criaram um motor capaz de movimento rotativo usando um cilindro de dupla ação que injetava vapor em cada extremidade do curso do pistão para mover o pistão para frente e para trás. O motor a vapor rotativo simplificou o mecanismo necessário para girar uma roda de pás para impulsionar um barco. Apesar da eficiência aprimorada e do movimento rotativo, a relação potência-peso da máquina a vapor Boulton e Watt ainda era baixa.
Motores a vapor de alta pressão
A máquina a vapor de alta pressão foi o desenvolvimento que tornou o barco a vapor prático. Tinha uma alta relação peso-potência e era eficiente em termos de combustível. Os motores de alta pressão foram possíveis graças a melhorias no projeto das caldeiras e componentes do motor para que pudessem suportar a pressão interna, embora as explosões das caldeiras fossem comuns devido à falta de instrumentação, como manômetros. As tentativas de fabricar motores de alta pressão tiveram que esperar até a expiração da patente de Boulton e Watt em 1800. Pouco tempo depois, os motores de alta pressão de Richard Trevithick e Oliver Evans foram introduzidos.
Motores a vapor compostos ou de expansão múltipla
A máquina a vapor composta se espalhou no final do século XIX. A composição usa o vapor de exaustão de um cilindro de alta pressão para um cilindro de pressão mais baixa e melhora muito a eficiência. Com motores compostos, era possível que os navios a vapor transoceânicos transportassem menos carvão do que carga. Os navios movidos a motor a vapor composto permitiram um grande aumento no comércio internacional.
Turbinas a vapor
O motor a vapor mais eficiente usado para propulsão marítima é a turbina a vapor. Foi desenvolvido perto do final do século XIX e foi usado ao longo do século XX.
Primeiros projetos
Uma história apócrifa de 1851 atribui o primeiro barco a vapor a Denis Papin por um barco que ele construiu em 1705. Papin foi um dos primeiros inovadores em energia a vapor e o inventor do digestor de vapor, a primeira panela de pressão, que desempenhou um papel importante nos experimentos a vapor de James Watt. No entanto, o barco de Papin não era movido a vapor, mas movido por remos com manivela. Um barco a vapor foi descrito e patenteado pelo médico inglês John Allen em 1729. Em 1736, Jonathan Hulls recebeu uma patente na Inglaterra para um barco a vapor movido a motor Newcomen (usando uma polia em vez de uma viga e uma lingueta e catraca para obter movimento rotativo), mas foi a melhoria nos motores a vapor por James Watt que tornou o conceito viável. William Henry, de Lancaster, Pensilvânia, tendo aprendido sobre o motor de Watt em uma visita à Inglaterra, fez seu próprio motor e o colocou em um barco. O barco afundou e, embora Henrique tenha feito um modelo aprimorado, ele não pareceu ter muito sucesso, embora possa ter inspirado outros.
Século XIX
O projeto fracassado de Patrick Miller chamou a atenção de Lord Dundas, governador da Forth and Clyde Canal Company, e em uma reunião com os diretores da empresa do canal em 5 de junho de 1800, eles aprovaram suas propostas para o uso de "um modelo de barco do capitão Schank para ser trabalhado por uma máquina a vapor pelo Sr. Symington" no canal. O barco foi construído por Alexander Hart em Grangemouth de acordo com o projeto de Symington com um motor de cilindro vertical e cruzeta transmitindo energia para uma manivela acionando as rodas de pás. Os testes no rio Carron em junho de 1801 foram bem-sucedidos e incluíram o reboque de chalupas do rio Forth até o Carron e daí ao longo do Canal Forth e Clyde.
Oceano
O primeiro barco a vapor marítimo foi o primeiro barco a vapor de Richard Wright, "Experiment", um ex-lugre francês; ela navegou de Leeds para Yarmouth, chegando a Yarmouth em 19 de julho de 1813. "Tug", o primeiro rebocador, foi lançado pelos Woods Brothers, Port Glasgow, em 5 de novembro de 1817; no verão de 1818, ela foi o primeiro barco a vapor a viajar pelo norte da Escócia até a costa leste. Os navios a vapor exigiam o transporte de combustível (carvão) às custas da carga útil regular. Por esta razão, por algum tempo, os veleiros permaneceram mais economicamente viáveis para viagens longas. No entanto, à medida que a tecnologia do motor a vapor melhorava, mais energia poderia ser gerada pela mesma quantidade de combustível e distâncias maiores poderiam ser percorridas. Um navio a vapor construído em 1855 exigia cerca de 40% de seu espaço de carga disponível para armazenar carvão suficiente para cruzar o Atlântico, mas na década de 1860, os serviços transatlânticos de navios a vapor tornaram-se econômicos e os navios a vapor começaram a dominar essas rotas. Na década de 1870, particularmente em conjunto com a abertura do Canal de Suez em 1869, o sul da Ásia tornou-se economicamente acessível para navios a vapor da Europa. Na década de 1890, a tecnologia dos navios a vapor melhorou tanto que os navios a vapor se tornaram economicamente viáveis mesmo em viagens de longa distância, como ligar a Grã-Bretanha às suas colônias do Pacífico Asiático, como Cingapura e Hong Kong. Isso resultou na queda da navegação.
