Еще в ту пору, когда в судоходстве безраздельно господствовали весло и парус, люди пытались изобрести новый способ передвижения по воде. На римском барельефе 527 г. до н. э. изображена странная либурна (узкое длинное быстроходное судно), у 5S которой три пары колес с лопастями, уходящими в воду. Три пары волов ходят по кругу и приводят их в движение.
Как свидетельствуют письменные источники, в Китае еще в 1161 г. была построена речная джонка длиной 110 м с гребными колесами, приводимыми в движение ветряками.
В сущности, своим появлением на свет пароход обязан гребным колесам, их применению в качестве движителя - механизма, преобразовывающего работу двигателя (паровой машины) в поступательное движение судна.
Первая удачная попытка использования на судне с механическим двигателем винтового движителя относится к 1804 г. Американец Дж. Стивене построил двухвинтовую паровую лодку "Литтл Юлиана" длиной 7,6 м. При двухнедельных испытаниях на р. Гудзон лодка иногда развивала скорость до 8 уз. Гребные винты были четырехлопастными и вращались с помощью зубчатых колес от одноцилиндровой машины Уатта. Форма лопастей винтов Стивенса близка к форме современных гребных винтов, поэтому часто считают, что идея применить винтовые движители на паровых судах принадлежит ему. Помимо этого важного новшества на "Литтл Юлиане" было опробовано и другое не менее важное изобретение - водотрубный котел.
Ради исторической справедливости следует, однако, сказать, что первым винтовым судном была упоминавшаяся выше одноместная подводная лодка "Тэртл". Правда, во вращение этот винт приводился мускульной силой. На этой лодке во время войны за независимость США в 1776 г. была предпринята попытка атаковать английский фрегат "Игл".
Несмотря на относительный успех первых опытов, развитие винтовых движителей задержалось на 30 с лишним лет с момента их появления. Причинами этого были, во-первых, низкая частота вращения паровых машин того времени и, во-вторых, совершенствование колесных движителей. Гребные колеса продолжали с успехом применяться не только на речных, но и на морских судах.
И только в 1836 г. англичанин Джон Смит и швед Джон Эрикссон (переехавший в 1835 г. в США) возобновили попытки практического использования винтового движителя. В 1838 г. они создали гребные винты двух типов - червячноподобный и коле-соподобный. Наступил перелом в борьбе паровых и парусных судов, "...в отличие от колес,- как отмечал Ф. Энгельс,- винт позволял кораблю сохранить все очертания и оснастку парусного судна и двигаться по желанию при помощи одного пара или одних парусов, или же того и другого вместе".
Несмотря на успех Смита и Эрикссона, оставалось еще много нерешенных проблем в проектировании, постройке и эксплуатации винтовых судов. Следовало разработать дейдвудное уплотнение для предотвращения течи без быстрого повреждения гребного вала, создать упорный подшипник для передачи силы упора от винта на корпус, повысить частоту вращения судовой паровой машины для реализации присущей гребному винту эффективности и найти способы отливки и обработки прочного металла для лопастей винта.
Соперничество колеса и винта было длительным. Но в 1843 г. этот спор был решен весьма просто, но окончательно: два английских судна "Раттлер" и "Алекто", винтовое и колесное с паровыми машинами одинаковой мощности, были счалены кормами и дан ход. Винтовой "Раттлер" перетянул колесный и буксировал его со скоростью 2,5 уз.
На океанском пароходе гребной винт был установлен впервые в 1843 г. Этим пароходом был английский "Грейт Бритн" длиной 98,1 м - первое винтовое судно из железа, пересекшее Атлантический океан. Тогда же в США вошел в строй и первый в мире винтовой боевой корабль "Принстон" водоизмещением 950 т с машиной мощностью 400 л. с. Он был вооружен двумя 305-мм орудиями - самыми крупными для тех времен. Этот корабль был построен Джоном Эрикссоном первоначально с кормовым гребным колесом, который вскоре заменили на гребной винт. В октябре 1843 г. винтовой "Принстон" победил в проходившем в гавани Нью-Йорка соревновании с английским колесным пароходом "Грейт Вестерн" мощностью 750 л. с.
Гребные винты регулируемого шага, появившиеся несколько позднее, чем обычные, в своем развитии достигли таких же размеров. Один из подобных винтов диаметром Им установлен на японском углерудовозе "Хоей мару" дедвейтом 209 тыс. т. Этот трехлопастный винт массой 76 т (масса лопастей по 11 т) приводится во вращение с частотой 45 об/мин через редуктор от... малооборотного дизеля мощностью 11,4 тыс. кВт.
Следует отметить, что машиностроители создали гидротурбины огромной мощности, но с диаметром наибольшего рабочего колеса (поворотно-лопастная турбина) 9,75 м (американская ГЭС "Гранд Кули"). Правда, 11-метровый гребной винт перерабатывает мощность около 20 МВт, а меньшие по диаметру рабочего колеса турбины развивают мощность в 640 МВт (советская Саяпо-Шушенская ГЭС).
Авиастроители же превзошли и машиностроителей и судостроителей - они создали пятилопастный несущий винт диаметром 35 м! Таких рекордных размеров достигает воздушный винт изменяемого шага, установленный на советском тяжелом вертолете Ми-6. Есть еще больший винт - ротор ветроэлектростанции и Брюпсбюттеле (ФРГ), длина лопастей которого - 500 м.
В настоящее время шир'око распространены гребные винты как движители судов всех типов и назначений, что обусловлено присущими им высокими качествами. Прежде всего, винт исключительно прост по устройству, не требует к тому же в эксплуатации сложного ухода. Передача вращающего момента от главного судового двигателя к гребному винту не сопровождается никакими особыми затруднениями. Относительно малая масса гребного винта, низкая стоимость его изготовления, надежность в работе я, главное, высокий КПД - вот его основные преимущества перед всеми судовыми движителями других типов.