«Подводная минная шлюпка» Коромальди (1904 г.)
Вероятно, самый последний по времени проект подводной лодки с мускульным приводом предложил русский инженер-судостроитель (этнический итальянец) Л. Л. Коромальди в начальный период русско-японской войны.
Он вполне справедливо считал, что все подводные лодки начала XX века обладали следующими общими недостатками: 1) слабым вооружением; 2) незначительной скоростью; 3) малым радиусом действия; 4) сложностью устройства; 5) продолжительностью строительства; 6) довольно значительной стоимостью; 7) высокими требованиями к подготовке экипажа.
Суть замысла Коромальди была в следующем: создать лодку, имеющую преимущества хотя бы по нескольким из указанных характеристик. Его «подводная шлюпка» отличалась простотой устройства, дешевизной и коротким сроком постройки, не требовала высокой квалификации от членов экипажа. При этом ее торпедное вооружение было примерно таким же, как у большинства других субмарин того времени.
Водоизмещение лодки Коромальди определил в 7,7 тонны (без учета массы торпед и членов экипажа), длина корпуса из 8-мм листовой стали на стальном наборе равнялась 876 см (не считая гребных винтов и пера вертикального руля), ширина — 78 см, высота от киля до поверхности поплавка — 228 см. Вооружение составляли две 38! — мм торпеды Шварцкопфа, размещенные снаружи корпуса в рамочных аппаратах системы Джевецкого.
Погружение и всплытие должно было происходить с помощью двух цилиндрических балластных цистерн, снабженных поршнями со штоками, подсоединенными к специальным рукояткам. При вращении рукояток в одну сторону поршни отходят к центру корпуса и впускают в цилиндры воду. Лодка, получив отрицательную плавучесть, погружается. Вращение рукояток в противоположную сторону заставляет поршни вытеснять воду из цилиндрических цистерн и лодка всплывает. Для обеспечения большей положительной плавучести на поверхности воды конструктор предусмотрел надстройку-поплавок, заполненный пробкой. Для аварийного всплытия — отделяемый киль («брусковый балласт»).
По проекту, лодка имела перископ, магнитный компас, глубиномер, электролампы для освещения внутреннего пространства (к ним — аккумулятор), баллон сжатого воздуха для дыхания на глубине.
Экипаж состоял их четырех человек, сидевших в затылок друг другу и вращавших педали, как при езде на велосипеде. Их общее усилие через особый привод передавалось на два гребных винта, размещенных в вертикальной плоскости. Кроме того, первый и четвертый члены команды должны были вращать рукоятки штоков балластных цистерн; второй (сидящий у перископа) — управлять лодкой по курсу и производить пуск торпед; третий — обеспечивать подачу воздуха из баллона, а в случае аварийного всплытия — отделять металлический балласт.
По замыслу изобретателя, подводные минные шлюпки следовало доставлять в район боевых действий на борту быстроходных боевых кораблей (аналогично катерам Макарова в 1877-78 гг.). После спуска на воду они должны были ночью (либо в условиях плохой видимости) незаметно подходить к вражеским кораблям, стоящим на якоре (либо идущим малым ходом) и атаковать их торпедами. После этого можно было возвращаться к кораблю-носителю или же самостоятельно двигаться к ближайшему берегу.
К сожалению, все это выглядело хорошо только на бумаге. Субмарина с «человеческим мотором» могла представлять реальную угрозу для противника разве что во времена Крымской войны 1853-56 гг., максимум — в период войны с турками 1877-78 гг.
В 1904 году такой проект уже являлся анахронизмом. В этой книге он упоминается лишь как забавный курьез, свидетельствующий об извилистых путях человеческого мышления.
Девятнадцатый век вполне справедливо вошел в историю как век паровых машин. Поэтому попытки создания паровых машин, пригодных для движения судов под водой, были закономерными и неизбежными.
Глава 2. Подводные лодки с паровым двигателем
Как известно, Джеймс Уатт (James Watt; 1736–1819), механик из Глазго, создал эффективную паровую машину еще в 1774-84 гг. И уже в марте 1795 г. французский гражданин Арман Мэзьер (Armand Maiziere) обратился в якобинский Комитет Общественного Спасения с весьма необычным проектом подводной лодки. «Изюминка» заключалась в том, что он предполагал снабдить субмарину паровой машиной!
Эта машина состояла из цилиндра с поршнем, на который действовал водяной пар, получавшийся в крепко стянутом железными обручами деревянном котле, подогревавшемся от кирпичного очага. С помощью особых приводов движение поршня передавалось нескольким веслам, снабженным складывающимися лопатками (как в проекте С. де Вальмера). Эти лопатки Мэзьер сравнивал с крыльями птицы. Они должны были двигаться не по кругу, а вперед-назад.
Однако реальное применение паровой машины на подводных лодках долго откладывалось из-за ряда проблем. Главной среди них являлась проблема подачи воздуха под водой для сжигания топлива в топке парового котла. Кроме того, процесс горения сопровождался выделением тепла и токсичного угарного газа, что затрудняло пребывание экипажа в лодке. Наконец, расход топлива изменял массу подводной лодки и, соответственно, запас ее плавучести.
В связи с данными проблемами некоторые изобретатели пошли по пути создания так называемых «полупогружаемых» аппаратов, занимающих промежуточное место между подводными и надводными судами. Такое судно имело герметически закрытый корпус с возвышавшейся над ним трубой, в которой располагались каналы для поступления атмосферного воздуха к топке котла и для дыхания экипажа, а также для удаления продуктов горения. Глубина погружения ограничивалась высотой этой трубы.
Первая «настоящая» подводная лодка с паровым двигателем появилась лишь через 60 лет после предложения Мэзьера («Пирогидростат» Пайерна); немного позже было создано первое полуподводное паровое судно. Будет логичным рассмотреть эти две линии конструкторской мысли по отдельности.
«Pyrohydrostate» Пайерна (1854 г.)
Впервые оснастить подводное судно паровым двигателем удалось в 1854 году. Французский инженер Проспер Пайерн, который восемью годами раньше построил свой «Гидростат» с мускульным приводом винта, теперь создал на его основе аппарат с паровым двигателем.
Вот как сообщал об этом судне один английский журнал того времени:
«Изобретатель доктор Пайерн не только открыл средство для опускания на дно моря и работы там в течение желаемого времени, заменяя химическими реагентами поглощенный кислород. Он открыл также способ управления лодкой с помощью пара с такой же легкостью, как если бы это было на поверхности. Он может начать рейс на своей лодке из любого порта во Франции и достичь берегов Англии, идя все время в подводном положении».
Цилиндрический корпус «Пирогидростата» с овальными оконечностями был построен из железа. Он имел четыре поперечные переборки, платформы в двух отсеках и шлюзовую камеру для выхода и возвращения водолазов. Паровая машина размещалась в корме, она приводила в движение двухлопастный гребной винт. Пар для нее вырабатывали два котла. Один был обычным, он использовался для плавания на поверхности воды. Другой котел работал в подводном положении. В его герметичной топке сжигалось специальное топливо (спрессованные брикеты смеси селитры с углем), при горении выделявшее кислород. Одновременно в топку подавалась пресная вода.
Водяной пар и продукты сгорания топлива направлялись в паровую машину. Оттуда, завершив работу, они отводились за борт через невозвратный клапан, не позволявший морской воде заливать топку.
Для управления по курсу использовался вертикальный руль, а маневрирование по глубине производилось приемом воды во внутренние балластные цистерны, либо ее откачкой.
В ходе испытаний быстро выяснились недостатки конструкции. Селитра (т. е. окисел азота), соединяясь при подогреве с водой, давала азотную кислоту — чрезвычайно агрессивное вещество, разрушавшее металлические части котла и машины. Кроме того, управление процессом горения при одновременной подаче воды прямо в топку оказалось очень сложным. Отвод парогазовой смеси за борт на глубине представлял большую трудность. Ко всему прочему, пузырьки смеси не растворялись в забортной воде и демаскировали лодку на поверхности воды.
После нескольких аварий силовой установки изобретатель больше не пытался плавать под водой с помощью паровой машины, сохранив ее только для надводного хода. Далее он использовал свой «Пирогидростат» в качестве самоходного водолазного колокола. Тем не менее, в истории подводного судостроения была открыта новая страница. Впервые удалось практически применить на подводной лодке двигатель с механическим, а не ручным приводом.
Подводная мортира Нэсмита (1856 г.)
Британский инженер Джеймс Нэсмит (James Nasmyth; 1808–1890) спроектировал в 1855 г., а в следующем году построил большое деревянное подводное судно[70]. В движение его приводил гребной винт, работавший от паровой машины.
Якобы оно развило на испытаниях скорость 10 узлов (что, вообще говоря, представляется весьма сомнительным). Длина судна составляла 70 футов (21,3 м), ширина 12 футов (3,6 м), высота около 20 футов (6 м). Экипаж включал четырех человек.
На поверхность воды выступали лишь труба парового котла и верхняя часть корпуса. Чтобы обеспечить неуязвимость от вражеской артиллерии, стенки судна были сделаны очень толстыми (из тополя, который плохо горит и отличается упругостью). Сбоку и сверху их толщина составляла по 4 фута (1,22 м). Внутреннее пространство представляло собой один отсек шириной 146 см, где размещались паровой котел с машиной и три члена экипажа из четырех. Четвертый был рулевым. Он находился в рубке, устроенной в толще верхней палубы и снабженной зеркалами в куполе (с помощью которых он наблюдал за поверхностью моря), а также приспособлениями для подачи сигналов машинной команде.
К носовой части судна была прикреплена специальная наделка, внутри которой помещалась короткоствольная пушка крупного калибра, применявшаяся только в подводном положении. Идея заключалась в том, чтобы подойти к вражескому кораблю почти вплотную и пробить снарядом этой пушки его подводную часть.
Однако размещение паровой машины, питаемой углем, в ограниченном объеме подводного корабля отрицательно сказалось на условиях обитаемости (жара и трудности с воздухом для дыхания). А подводная пушка была однозарядной. Следовательно, боевая эффективность субмарины Нэсмита являлась крайне низкой. В состав британского флота она зачислена не была.
«lctineo-2» Монтуриоля (1864 г.)
2 октября 1864 г. в Барселоне была спущена на воду вторая субмарина Нарсисо Монтуриоля — «Иктинео-2», начатая постройкой в 1862 году.
Эта лодка водоизмещением 65 тонн своей формой повторяла первую субмарину изобретателя, но была больше ее в два с половиной раза: длина 17 метров, наибольшая ширина и высота 3,5 метра. Горизонтальный и вертикальные рули размещались в корме, там же находился гребной винт.
Погружение осуществлялось следующим образом. Сначала забортной водой заполняли балластные цистерны (конструктор называл их «камеры плавучести»). С их заполнением лодка еще удерживалась на поверхности моря, но после приема воды в «плавательные пузыри» (прообраз уравнительных цистерн) она переходила в погруженное положение.
Заполнение и осушение цистерн производилось с помощью двух ручных насосов. В аварийных случаях предусматривалась возможность продувания балластных цистерн сжатым воздухом. Для дифферентования субмарины использовалась «труба равновесия», представлявшая собой две цистерны, размещенные в противоположных оконечностях и соединенные между собой трубопроводом. Перегоняя насосом воду из носа в корму, и наоборот, можно было изменять дифферент корпуса.
Расчетная глубина погружения составляла 81 метр, на испытаниях удалось достичь 30 метров. Погружаться глубже Монтуриоль не рискнул.
Возможность дыхания экипажа, состоявшего из 10-и человек, обеспечивал запас кислорода, хранившийся в специальном резервуаре. От накапливавшегося углекислого газа воздух очищал раствор щелочи, через который его периодически прокачивали. Внутреннее пространство освещал фонарь, внутри которого водород горел в атмосфере кислорода. Необходимые для этого газы хранились в специальных резервуарах вне прочного корпуса.
Изобретатель установил на своей лодке две паровые машины собственной конструкции. Одна, мощностью 6 л.с. использовалась для надводного хода, другая (мощность 2 л.с.) — для подводного. Она же вращала специальный бурав в носу, предназначенный для сверления отверстий в подводной части корпуса вражеского корабля. Кроме бурава, субмарина имела пушку для подводной стрельбы.
Монтуриоль осуществил более 60 удачных погружений, а однажды со всем экипажем на борту оставался под водой более 5 часов. Тем не менее, на вооружение испанского флота его лодку не приняли. Причины вполне очевидны: подводные пушки и буравы (пусть даже паровые) не могли причинить серьезный ущерб железным кораблям. А паровой двигатель создавал слишком много проблем при плавании в погруженном положении.
Испытания, проходившие в 1865-66 гг. выявили ряд недостатков, которые тут же устранялись. Однако довести до конца свои эксперименты с подводными лодками Монтуриолю не удалось.
В 1867 г. он полностью разорился, субмарина «Иктенео» перешла в руки кредиторов и была продана на металлолом. Лишь спустя 100 с лишним лет испанские любители старинных механизмов изготовили две точные ее копии. Одну из них они установили на набережной в морском порту Барселоны, другую — в специальном музее, посвященном 150-летию отечественной индустрии.
Субмарина Герна (1867 г.)
В 185-4-64 гг. штабс-капитан, впоследствии полковник, а затем генерал-майор инженерной службы О. Б. Герн спроектировал, построил и испытал три подводные лодки с ручным приводом винта.
На основе полученного опыта он разработал в 1866 г. проект металлической субмарины с паровым двигателем, водоизмещением около 25 тонн. Запас ее плавучести составлял 64 %, длина была 12 метров, диаметр в самой широкой части достигал 2 метра. Составляя свой проект, Герн учел результаты экспериментов Буржуа и Брюна, создателей «Le Plongeur», на испытаниях которого во Франции он присутствовал.
Постройку лодки осуществлял Александровский литейно-механический завод в Петербурге. Средства выделило военно-инженерное ведомство. В октябре 1867 г. лодка была спущена на воду.
Субмарина имела корпус сигарообразной формы, образованный железными листами, прикрепленными к 16-и круговым шпангоутам. Две переборки с герметически закрывающимися люками (одна выпуклая и одна плоская) разделяли его на три отсека. Кроме того, имелся конусообразный железный обтекатель, заполненный древесиной и прикрепленный к носовой оконечности. Он играл роль амортизатора в случае столкновения лодки с препятствием. Полусферическая переборка ограничивала носовой отсек (объем 3 кубометра), служивший шлюзовой камерой. Кроме того, он использовался как балластная цистерна (емкость 1,6 тонны), здесь же находился клюз подводного якоря и тросовый привод к его лебедке.