Ratasaurik Grefve Berg, mis sõitis aastatel 1858–1859 Peterburg-Tallinn-Haapsalu-Riia ja 1860–1864 Stockholm-Turu-Helsingi-Tallinn-Peterburg liinil. Värvilitograafia. Autor: Thomas Goldworthy Dutton (Rootsi Meremuuseum)

Aurulaeva kasutusele tulek on üks suurimaid murranguid senises meresõiduajaloos. Esmakordselt ei sõltunud laevasõit enam loodusjõududest ja laev oli võimeline liikuma ka vastutuult või tuulevaikuses.

Esimesest aurumasinast aurulaevani

Ehkki katsetusi aurujõu kasutamiseks oli tehtud juba vanas Roomas, valmistas esimese töötava aurumasina 1690. aastal Prantsuse füüsik ja matemaatik Denis Papin (1647–1713). Tema masin sai endale hüüdnimeks „keedupott“, sest põhimõtteliselt koosnes see lihtne aurumasin vaid veekatlast ja sellega ühendatud kolvist.

Kaheksa aastat hiljem patenteeris inglane Thomas Savery esimese praktilist kasutust leidnud aurumasina, mis oli ilma kolvi ja teiste liikuvate osadeta. Masina abil oli võimalik pumbata kaevandustest vett välja, mistõttu hakati Savery leiutist kutsuma „kaevuri sõbraks“.

Alles 1781. aastal patenteeris James Watt 10-hobujõulise atmosfäärlise aurumasina. Seda peetakse aurumasina sünniks, mis omakorda pani alguse tööstusrevolutsioonile.
Suhkrutehases kasutusel olnud aurumasin (Pariis, Musée des arts et métiers)
Foto: Teele Saar

Peale Watti aurumasina leiutamist asuti üsna peatselt tegema esimesi katseid auru kasutusele võtmiseks laeva jõuseadmena. Teerajajaks oli selles prantslane markii Claude Jouffroy d’ Abbans, kes ehitas 1783. aastal sõuratastega aurulaeva Phyroscaphe, mis suutis 15 minutit mööda Saône’i jõge ülesvoolu sõita.

Katseid tehti ka Ameerika mandril, esimene õnnestunud praktiline aurulaeva kasutus leidis aset Delaware'i jõel 1790. aastal, kus John Fitchi ehitatud laev pidas ebakorrapärast ühendust Pennsilvania ja Philadelphia vahel.

Korrapärase ajagraafiku ja usaldusväärset teenust pakkuvate aurulaevadeni läks aga veel kaheksa aastat, mil Robert Fulton tutvustas New Yorgis oma Clermonti. Euroopa esimene edukalt kasutust leidnud aurulaev oli Šotimaal 1801 valminud puksiirlaev Charlotte Dundas. 1812. aastal alustas Clyde’i jõel Glasgow' ja Greenocki vahel sõitmist Henry Belli ehitatud ratasaurik Comet, mis oli korrapärase aurulaevaühenduse alguseks Euroopas.

Puitkere, purjed ja sõurattad

Varaste aurulaevade ehitus toimus tavaliselt erinevates töökodades, ühes valmistati aurumasin ja katlad ning teises laevakere. Sellise jaotuse põhjuseks oli materjali ja oskuste erinevus, raud ja puit. Esimesed aurulaevad ei sarnanenud oma välimuselt veel kuidagi XIX–XX sajandi vahetusel meredel seilanud uhketele ookeaniaurikutele või suurtele kaubaaurikutele.

Sageli oli tegu hoopis väga väikeste laevadega, mille kere oli ehitatud puidust ja järgis purjelaeva kerekuju. Vigastuste vältimiseks katsid puidust laevakere vaskplaadid. Veealuse osa katmine sai alguse juba XVIII sajandil, mil Inglise mereväes hakati vaskplaate paigutama kere kaitsmiseks laevaoherdi (lad. k. Teredo Navalis – elab peamiselt soojades meredes) ja kere ümber tekkiva vetikavöö tõttu. See oli üpris tõhus meetod, sest veega kokkupuutel vask oksüdeerus ja tekitas laeva ümber mürgise kihi, kuhu vetikad ja muud vees elutsevad ja laevapuitu ohustavad elusolendid kinnituda ei tahtnud.

Laeva külgedel olid sõurattad ja laevatekil kõrgusid mastid ja purjed. Viimased olid selleks, et juhul kui laeva masin peaks streikima või keset merd seisma jääma, siis on võimalik laev lähimasse sadamasse viia. Samuti kasutati purjesid soodsa tuule korral, et kiirust lisada. Seepärast pole ime, et aurulaevanduse esimestel aastakümnetel nimetati aurikuid sageli vastavalt purjestusele purjelaevadele omaste nimetustega – aurukuunariks näiteks.
Aurulaev Turso masinaruumis, juuni 2018.
Foto: Teele Saar
Ratasaurikul olid aga mõned puudused, mis sundisid niipea, kui see ülekandemehhanism aurulaevade ehituse juures omaks oli võetud, uusi lahendusi otsima. Nimelt sõurattad kippusid ära uppuma, kui laev suurema lasti tõttu sügavamale vajus. Uppunud ratastega aga hakkas seni laeva horisontaalsuunas edasi lükanud jõud teda hoopis vertikaalselt liigutama.

Jõgedel tulid ratasaurikud suhteliselt hästi toime, kuid merel segas neid lainetus, mis tähendas, et laeva lengerdamise (külgsuunas kõikumine) korral võis ühe külje ratas vee alla vajuda, aga teine hoopiski veest välja tõusta. Nii vähenes laeva jõukasutus ja seega ka kiirus.

Arengu tegi läbi ka kasutusel olnud aurumasin. Aastatel 1800–1810 aurikutel kasutusel olnud aurumasinad meenutasid paljuski oma maapealseid, vabrikutes kasutatavaid „kolleege“. Madalsurve masin, mida edukalt kasutati alates XVIII sajandi lõpust mitmetes vabrikutes, ei olnud suurte mõõtmete ja kaalu tõttu laevadele eriti sobilik. Seetõttu hakkas koos aurulaeva tulekuga oma elu elama ka aurumasina areng, mis oli tingitud vajadusest leida laevade jaoks optimaalseim lahendus.

Mitukümmend aastat väldanud protsessi aluseks said kolm põhimõtet: 1) võimalikult vähe detaile, et vähendada erinevate masinaosade purunemist ja kergendada parandustöid; 2) kerge kaal, et minimeerida laeva süvist ning vähendada vee takistust kerele ja võimaldada rohkema kauba vedu; 3) kompaktsus, et mahutada rohkem reisikajuteid ja kaubaruume.

Kuni 1860. aastateni oli aurulaevadel kasutusel olnud aurutehnoloogia veel ebausaldusväärne ja polnud majanduslikult tasuv. Ühekordse paisumisega masin ja kogu ülekande mehanism koosnes mitmetest kangidest ja taladest, mille purunemise tõttu võis masina töö seiskuda.

Kui tänapäevane aurumasin on suletud süsteem, siis esimesed ühesilindrilised aurumasinad seda ei olnud. Töötanud aur väljus masinast ja juhiti laeva korstna kaudu välja, see tähendas aga, et katelt tuli pidevalt uue veega varustada. Kuna ühekordse paisumisega masinas ei kasutatud kogu aururõhku ära, siis uue aururõhu tekitamiseks kulus väga palju sütt.
Laevaaurumasin (Turu, Forum Marinum)
Foto: Teele Saar
Nii võeti 1860. aastatel laevade aurumasinate ehitusel kasutusele rida uuendusi, mis olid peamiselt välja töötatud Inglismaal. Kasutusele tulid mitmekordse paisumisega ehk kompound masinad. See tähendas, et aururõhku sai efektiivsemalt ära kasutada.

Mitmekordse paisumisega masinas läbis aur esmalt kõrgsurve silindri ja seejärel madalsurve silindri, hiljem hakati ehitama ka kolme- ja neljasilindrilisi masinaid. Koos kondensaatori kasutusele võtuga samal kümnendil, lahenes ka katla pidev uue veega täitmise vajadus ja aurumasinast ning katlast sai suletud süsteem. Nende uuenduste tagajärjel suurenes masinate vastupidavus.

„Kärarikas“ aurumasin

Paksu Margareeta uues ekspositsioonis aitavad külastajal aurumasina ja tema tööpõhimõttega tuttavaks saada kaks lahendust – animeeritud aurumasina tööpõhimõte ja helipult, ülastaja saab ise aurumasina helidega mängides luua „muusikat“. Tänapäeva inimesed enam igapäevaelus aurumasinatega kokku ei puutu, mistõttu on kujunenud arusaam, et aurumasin oli midagi väga lärmakat. Selle müüdi kummutamiseks oleme loonud lahenduse, kus külastaja saab oma kõrvadega testida, missugust häält aurumasin teeb. Heli on salvestatud 2018. aasta juunis Helsingi saarestikus aurulaev Turso pardal.