Laivanrakennus
Historia > Höyrylaivojen aika

Jokilaivoissa purjeiden käyttö oli vaikeaa ja niitä jouduttiin usein vetämään rannalta käsin. Höyrykoneen käyttöönotto jokilaivoissa oli vastaus selkeään tarpeeseen. Ensimmäisenä sen teki ranskalainen markiisi Claude François Jouffroy d’Abbans 1783 Pyroscaphe-höyryveneellä, sitten 1789 Yhdysvalloissa John Fitch ja seuraavana vuonna skotlantilaiset Patrick Miller ja William Symington. Ensimmäisten höyrykoneiden teho ei kuitenkaan riittänyt varsinaiseen liikennöintiin. Symington rakensi 1803 höyrykoneella toimivan kanavahinaajan, joka oli ensimmäinen kaupallisessa käytössä ollut höyryalus. Vuoden käytön jälkeen rantojen omistajat saivat aluksen käytön kiellettyä väittämällä sen aaltojen vahingoittavan rantoja.
Läpimurto höyryn käytössä alusten voimanlähteenä oli amerikkalaisen Robert Fultonin rakentama alus. Fulton oli koeajannut Charlotte Dundasilla ja perehtynyt John Fitchin keksintöihin. Tähän 1807 Hudsonjoella rakennettuun North River Steamboat (Clermont) höyryalukseen sijoitettiin 18 hevosvoiman Wattin ja Boultonin tehtaan valmistama höyrykone. Ensimmäisellä 12 tunnin matkallaan alus saavutti 4,7 solmun keskinopeuden. Samaan matkaan jokipurret käyttivät neljä vuorokautta. Yhdysvaltain rannikko- ja jokiliikenteessä oli viiden vuoden kuluttua jo yli puolensataa höyryalusta.
Englannissa kaupallisen höyrylaivaliikennöinnin aloitti Henry Bellin rakentama PS Comet -alus. Vuonna 1815 Englannissa oli jo parikymmentä höyrykäytöistä alusta. Suomessa ensimmäinen höyryalus oli Ilmarinen 1833. Vuonna 1819 ensimmäinen höyryavusteinen laiva, SS Savannah, jossa oli siis myös purjeet, ylitti Atlantin. Pelkällä höyryllä matka tehtiin 1830-luvulla, vaikka tuokin alus, SS Sirius (1837), oli varustettu purjeilla. Pelkkään höyryyn ei luotettu ennen kuin 1800-luvun loppupuolella. Ensimmäinen rautainen höyrylaiva oli PS Aaron Manby, joka 1822 purjehti Englannista Pariisiin.
Ongelmina alkuaikojen höyryaluksissa olivat siipirattaan huono kesto merenkäynnissä ja hiilen runsas kulutus. Ensimmäinen parannus höyrykoneissa oli korkeapainekattiloiden käyttö, mikä pudotti hiilen kulutuksen kolmasosaan. Toinen parannus oli kaksivaiheinen paisunta, jolla kulutus laski vielä lähes puoleen. Ruuvimainen potkuri on ideana vanha.  
Amerikkalainen keksijä David Bushnell suunnitteli 1775 puisen sukellusveneen Turtle, jossa oli käsikäyttöiset ruuvimaiset potkurit. Vanhimpia patentteja on Joseph Bramahin vuodelta 1785. Potkurin käyttöön höyrykoneiden teho ei vielä ollut riittävä. Ensimmäisen toimivan potkurin rakensi Josef Ressel Triestessä, Itävalta-Unkariissa ja sai sille patentin 1827 Itävalta-Unkarissa. 1836 sai kaksikin potkuria patentin: ruotsalaisen John Ericssonin (1803–1889) rataspotkuri ja englantilaisen Francis Pettit Smithin ruuvipotkuri.
Isambard Kingdom Brunel rakensi 1843 ensimmäisen potkurikäyttöisen aluksen, SS Great Britainin, joka ylitti Atlantin. Alus oli 98,2 metriä pitkä. Laivasto oli kuitenkin yhä epäileväinen potkurien suhteen. Vuonna 1845 Britannian amiraliteetin järjestämässä kilpailussa samantehoiset potkuri- ja siipirataslaivat vetivät toisiaan. Smithin potkuri pystyi vetämään vastaanpanevaa höyrylaivaa 2,8 solmun nopeudella. Tämän jälkeen epäluulo potkureita kohtaan poistui. Potkurit ja höyrykoneet olivat nyt niin voimakkaita, että alusten puurunko ei enää kestänyt. Tähän lujuusongelmaan otettiin avuksi rauta.
Rautalevyjä oli alettu valssata 1780-luvulla ja ensimmäinen rautainen alus rakennettiinkin jo 1787. Rauta oli kuitenkin haurasta, ja 1870-luvulle saakka laivat tehtiin puusta rautavahvisteisina. Esimerkiksi klipperit tehtiin rautakaarilla, mutta puulaudoituksella. Laudoitus voitiin myös peittää rautalevyillä kuten Nansenin Fram. 1800-luvun puolenvälin jälkeen höyrylaivoista tuli kilpailukykyisiä purjelaivoihin nähden. Yhdistyneen kuningaskunnan kauppalaivastosta vuonna 1885 yli puolet kulki höyryllä.
Purjelaivatkin vielä kehittyivät ja kokivat pienen nousukauden 1850-luvulla, kun amerikkalaiset kehittivät kapearunkoisen ja nopean laivatyypin, klipperin. Suezin kanavan avaaminen 1869 antoi höyrylaivoille niin suuren edun klippereihin nähden, jotka joutuivat kiertämään Afrikan, että purjelaivoille jäivät enää pisimmät Australian ja Etelä-Amerikan reitit. Viimeinen purjelaivojen kehitysaskel oli teräsrunkoinen rakenne ja vahvistetut mastot, mikä piti purjelaivoja vielä jonkin aikaa kilpailukykyisenä höyryaluksiin nähden. Nämä 1800- ja 1900-lukujen vaihteessa rakennetut purjelaivat, kuten Preussen tai seitsenmastoinen kahvelikuunari Thomas W. Lawson olivat suurimpia purjealuksia.
1844 SS Great Britain ajoi lujasti karille Irlannin edustalla, mutta saatiin kiskottua irti ja korjattua. Tämä vakuutti epäilijöitä raudan ylivoimaisuudesta laivan rakennuksessa. Raudan tullessa laivojen rakennusmateriaaliksi laivanrakennus muuttui. Isambard Kingdom Brunel rakensi 1858 suuren, 211 metriä pitkän rautaisen laivan S/S Great Easternin, joka ainoana maailmassa oli varustettu sekä siipirattain että potkurein. Runko oli rautaisin laipioin jaettu kymmeneen osaan ja siinä oli kaksinkertainen rautainen ”laudoitus”. Laidan ulko- ja sisäseinän välissä oli 0,85 metriä tilaa. Laivassa oli myös purjeet. Suuri alus oli kuitenkin taloudellinen katastrofi, sillä sen moottoriteho ei riittänyt takaamaan ohjattavuutta ja sen syväys oli niin suuri, että mahdollisia satamia oli vähän.
Vuonna 1865 alettiin käyttää terästä, jota silloin pystyttiin valmistamaan suuria määriä. Teräslaivat koottiin niittamalla levyt runkoon kuumilla messinkiniiteillä, jotka jäähtyessään puristivat levyn ja rungon väliin sijoitettua tervaan kastettua tiivistekangasta. Rautaiset laivat joudutaan suojaamaan korroosiolta huolellisella maalaamisella. Jalompien metallien, esimerkiksi pronssisen potkurin syöpymistä estetään uhrimetallien avulla. Teräsrakenteisissa aluksissa kuormittuvat pääasiassa pohja ja kansi. Tämä vuoksi niissä alettiin käyttää sisäköliä ja kaksoispohjaa. Puulaivojen poikittaisista tukikaarista siirryttiin pitkittäiskaariin.
Sotalaivoissa teräksen käyttö johti kilpavarustelukierteeseen panssarilaivojen rakentamisessa. Aluksi panssareilla suojattiin puulaivoja, kuten ranskalainen 12 cm levyillä rautaverhoiltu Gloire 1859. Napoleonin sotien jälkeen maailman vahvimmaksi merivallaksi muodostunut Englanti vastasi nopeasti 1860 rautarunkoisella Warrior-aluksella, joka muistutti aikansa klippereitä. Siinä oli Armstrongin suunnittelemat takaaladattavat tykit.
Yhdysvaltain sisällissodassa otettiin käyttöön uudentyyppisiä panssarilaivoja, etelän CSS Virginia ja pohjoisen USS Monitor. Viimeksi mainitun rakennetta kopiotiin ja niistä muodostui monitorityypin sotalaivat. Näissä yhdysvaltalaisissa aluksissa on nähtävissä tuleva kehityssuunta, johon pakotti tykkien voiman kasvu. Krimin sotaan liittyvässä meritaistelussa 1853 Sinopissa oli jo havaittu uusien suurkaliiperisten tykkien teho puulaivoja vastaan.
Toinen sotalaivojen rakenteeseen vaikuttanut ase oli 1866 esitelty torpedo. Italiassa rakennettiin 1876 tulevien sotalaivojen rakenteita viitoittaneet  Benedetto Brinin suunnittelemat panssarilaivat Duilio ja sen sisaralus Dandalo, joissa oli pääaseina 15-tuumaiset 50 tonnia painavat tykit pyörivissä torneissa. Höyrykäyttöiset alukset olivat lisäksi nopeita. 1890-luvulla englantilainen William Henry White suunnitteli Royal Sovereign -luokan panssarilaivat, joissa oli korkeat reunat mahdollistaen nopean kulun kovassa merenkäynnissä. Näissä laivoissa oli 45 cm teräspanssari. Keisarillisen Japanin laivaston, joka tuhosi 1905 Tsushiman meritaistelussa Venäjän keisarikunnan laivaston, alukset olivat suurimmalta osin valmistettu Englannissa. Venäläiset alukset olivat pääosin venäläisvalmisteisia, mutta ainakin taistelulaiva Tsesarevits oli rakennettu Ranskassa.
Irlantilainen insinööri Charles A. Parsons kehitti laivakäyttöön sopivan höyryturbiinin. Ensimmäinen turbiinikäyttöinen jahti Turbinia oli koekäytössä 1893, mutta ongelmaksi osoittautui potkurien kavitointi hieman ennen täyttä nopeutta 19,5 solmua. Amiraliteetti ei kiinnostunut uudesta koneesta, minkä vuoksi Parsons järjesti mielenosoituksen vuoden 1897 laivastoparaatissa. Turbinia-aluksen potkurijärjestelyä oli parannettu ja nyt se kulki 34 solmua, mikä oli ennennäkemätön nopeus. Parson ajoi aluksellaan ankkurissa olleiden sotalaivojen välistä, jolloin yksi alus lähti seuraamaan joutuen naurunalaiseksi jäätyään huomattavasti jälkeen. Tämän seurauksena rakennettiin ensimmäinen turbiinikäyttöinen hävittäjä HMS Viper.
Höyrykonetta värinättömämpi höyryturbiini tuli käyttöön sota- ja matkustajalaivoissa. Dreadnought vuodelta 1906 oli ensimmäinen höyryturbiinilla varustettu taistelulaiva, ja se kulki 23 000 hevosvoimalla 21 solmua. Aseistus oli pääasiassa raskasta tykistöä. Torpedovaara teki pitkän matkan tykistötaisteluista välttämättömyyden. Esimerkiksi Tsushiman meritaistelussa venäläiset olivat avanneet torpedovaaran vuoksi tulen 16 km:n päässä kohteesta.