Этот патент за № 56 стал одним из первых, выданных в Великобритании и самым первым в истории, свидетельствовавшим об изобретении «машины для подводного плавания».[5] Но в данном случае подразумевался аппарат типа водолазного колокола, а не подводная лодка, способная перемещаться под водой в горизонтальной плоскости.
В этой связи надо отметить, что в исследованиях, посвященных истории подводного судостроения, нередко упоминаются изобретатели, создавшие устройства для погружения на морское дно с целью водолазных и судоподъемных работ.
Так, в 1640 г. француз Жан Барье получил грамоту от короля Людовика XIII. Король «даровал ему привилегию на 12 лет извлекать и вылавливать со дна моря при помощи его судна или разведочного аппарата, опускающегося в воду, все и каждый из товаров и других вещей, которые там окажутся».
И в этом случае речь шла о разновидности водолазного колокола. Известно, что Барье в самом деле поднял различные предметы с торгового судна, затонувшего в гавани Дьеппа.
В своде привилегий, выданных в Англии в 1691 году, есть две записи об изобретателях, взявших патенты на машины для подводных работ. Один из них какой-то Джон Холланд (John Holland), второй — Стефен Ивенс (Stephen Evens). Подробности неизвестны. Обращает на себя внимание забавное совпадение имен: знаменитого конструктора подводных лодок конца XIX — начала XX века тоже звали Джон Холланд.
Аналогичны по своему назначению изобретения неаполитанца Джузеппе Чемини (1685 г.), англичанина Сэмюэла Уинбола (1694 г.), немца Йозефа Клингерта (1797 г.) и ряда других. В этой книге аппараты для водолазов мы не рассматриваем.
Мерсенн (1644 г.)
На следующий год после смерти Дреббеля (т. е. в 1634 году) два французских монаха, математики и естествоиспытатели Марен Мерсенн (Marin Mersenn; 1588–1648) и Жорж Фурнье (Georges Fournier; 1595–1652), издали небольшую книгу «Технологические, физические, нравственные и математические вопросы» (Les questions theologiques, physiques, morales et mathematiques). В ней они, в частности, рассказали о подводной лодке Ван Дреббеля.
Спустя 10 лет (т. е. в 1644 г.) Мерсенн опубликовал солидный труд под названием «Физико-математические рассуждения» (Cogitata physico-mathematica). Там в разделе «Phenomena Hydraulica», посвященном вопросам гидравлики и пневматики, есть отдельный параграф «О судах, плавающих под водой» (De navibus sub aqua natantibus).
Мерсенн предложил различать суда, которые могут плавать «entre deux eaux» (между поверхностью воды и дном водоема) и суда типа «rouletts», снабженные колесами и передвигающиеся по дну. Корпуса подводных лодок он рекомендовал делать металлическими (медными) и «строить по форме похожими на рыб, причем обе оконечности делать заостренными» (чтобы они могли двигаться вперед и назад, не разворачиваясь).
Мерсенн считал необходимым снабжать подводные лодки иллюминаторами, сделанными из стекла или других прозрачных материалов, чтобы наблюдать за окружающей обстановкой. А для рассматривания из-под воды предметов, находящихся на поверхности, он предложил использовать камеру-обскуру, т. е. оптическую систему с зеркалами — прообраз современного перископа. Освещать внутреннее пространство лодки Мерсенн рекомендовал с помощью фосфоресцирующих веществ, позволяющих экономить воздух, необходимый экипажу. Вход и выход из лодки, по его мнению, надо производить через герметически закрывающиеся люки, удобные для экстренной эвакуации экипажа в случае опасности.
Определять направление движения под водой можно по компасу («ибо магнитная стрелка на глубине принимает такое же положение, как и над водой»). Пополнять запас воздуха внутри подводной лодки целесообразно через длинные трубы с помощью специальных насосов.
Главное назначение подводных лодок по Мерсенну — это война. Проделывать отверстия в днищах вражеских судов следует специальными сверлами. Пробивать подводную часть их бортов лучше всего из короткоствольных пушек большого калибра (так называемых «колумбиад»), способных стрелять под водой — по одной с каждого борта подводного судна. Для устранения доступа воды пушечную амбразуру должен закрывать клапан. Перед выстрелом дульный срез ствола придвигается вплотную к амбразуре. Затем поднимают клапан и производят выстрел. После выстрела, вместе с откатом пушки, клапан автоматически падает на место и закрывает амбразуру.
Большинство идей и рекомендаций Мерсенна были вполне рациональными и применимыми на практике (за исключением разве что подводной пушки). Последующие изобретатели во многом пошли по его стопам. Однако при жизни автора эти идеи и рекомендации вызывали в основном лишь насмешки. Увы! Такова обычная участь людей, посмевших опередить свое время.
Уилкинс(1648 г.)
Джон Уилкинс (John Wilkins; 1614–1672) — епископ Чеширский, зять «лорда-протектора» Оливера Кромвеля, один из «отцов-основателей» Королевского общества (британской Академии Наук) — опубликовал трактат под названием «Математическая магия, или чудеса, которые можно совершить посредством математической геометрии» (Mathematical Magick, or the Wonders That May Be Performed by Mechanical Geometry).
Пятая глава его книги называется «О возможности сооружения ковчега для подводного плавания» (Concerning the Possibility of Framing an Ark for Submarine Navigation).
Уилкинс во многом повторил идеи Мерсенна, но в некоторых вопросах смотрел дальше его и, кроме того, обратил внимание на ряд деталей, не привлекших внимание предшественников.
Например: «весла должны сжиматься и разжиматься подобно плавникам рыбы»; «восемь кубических футов воздуха не могут обеспечить дыхание водолаза больше, чем четверть часа»; «очень мало воды войдет в ковчег, если открыть люк в его днище, потому что оттуда не сможет выйти воздух».
Уилкинс составил целый список «преимуществ» подводного ковчега перед надводными судами. В частности, он утверждал следующее:
«Это скрытность. Человек может прибыть к любым берегам, оставаясь невидимым, не будучи обнаруженным или остановленным в своем путешествии.
Это безопасность от непостоянства приливов и отливов и неистовства бурь, которые не простираются дальше пяти или шести шагов вглубь; от пиратов и грабителей, которые так и кишат в любом путешествии; от льдов и сильных морозов, которые делают столь опасными продвижение к полюсам.
Это может быть огромным преимуществом перед флотом врагов, который можно таким образом заминировать из-под воды и взорвать»…
Однако никакого конкретного проекта субмарины Уилкинс не предложил.
«Гроза морей» Де Сона (1654 г.)
В 1652 г. началась первая англо-голландская война, продлившаяся более двух лет. В первые месяцы следующего года в голландский порт Роттердам прибыл француз Де Сон (De Son), слывший в те времена «одним из превосходнейших механиков в мире».
Он предложил адмиралу Опдаму (Opdam), командовавшему голландским флотом, построить особое судно, способное «в течение одного дня преодолеть море (речь шла о проливе Ла-Манш — А.Т.) и вернуться назад, потопив по пути сто вражеских кораблей». Если же уничтожать врагов не требуется, то можно утром выйти из Роттердама, днем пообедать в Дьеппе, а вечером вернуться назад.
И все это благодаря особому механизму, позволяющему плавать в море «с невероятной скоростью». Судно должно было двигаться в полупогруженном состоянии посредством гребного колеса диаметром 8 футов (2,44 м) с поворотными гребками, расположенного внутри корпуса в специальном отсеке, открытом снизу и заполненном водой[6]. Это колесо вращала специальная пружина, сжатая подобно пружине карманных часов. Завод пружины был рассчитан на 8 часов непрерывной работы. Затем экипажу, состоявшему из двух человек, следовало снова завести пружину и продолжать плавание. С обеих сторон корпуса судна, которое изобретатель назвал «Гроза морей», выступал длинный брус, окованный по концам металлом. Таким образом, оно представляло собой плавучий таран и обладало довольно внушительными по тем временам размерами: длина вместе с тараном 50 футов (15 м), ширина 8 футов (2,44 м), высота от днища до крышки верхнего люка 12 футов (3,66 м). Снизу у него были окованные медью полозья, позволявшие безопасно преодолевать мелководье[7].
Теоретически, с учетом высокой уязвимости подводной части бортов деревянных кораблей XVII века, а также низких поражающих возможностей тогдашней гладкоствольной артиллерии, «Гроза морей» мог представлять серьезную опасность для кораблей, стоявших на якоре в порту либо на рейде. Достаточно было ударить тараном в подводную часть борта и вражеское судно неизбежно пошло бы на дно. В то же время круглые ядра орудий столь же неизбежно давали бы рикошет от мокрой обшивки верхней части субмарины, не говоря уже о том, что попасть из старинной корабельной пушки в небольшую движущуюся площадку, выступающую из воды максимум на полметра, было бы чрезвычайно трудно. Что касается снабжения экипажа воздухом для дыхания, то оно не представляло проблемы, поскольку люк находился над водой и его можно было время от времени приоткрывать.
Несомненно, что Де Сон создал свою субмарину «Гроза морей» по примеру «подводной галеры» Корнелиса Ван Дреббеля. Но он сделал большой шаг вперед по сравнению с предшественником, применив гребное колесо вместо весел.
Сначала испытания лодки были назначены на 14 октября 1653 года. Однако к данному сроку изготовить «силовую установку» не удалось. Проверить реальность обещаний Де Сона удалось лишь 6 июля 1654 года. Увы! Испытание показало, что величина гребков слишком мала, а пружина слишком слаба для того, чтобы придать движение махине объемом свыше 120 кубических метров. На берегу колесо вращалось более или менее удовлетворительно. Однако в воде лодка практически не двигалась.
Подобно большинству своих современников, Де Сон имел весьма смутное представление о таком факторе, как сопротивление воды.
Надежды голландцев уничтожить английский флот с помощью нового оружия не оправдались. Лодку пришлось продать на дрова.
Борелли (1680 г.)
Итальянский аббат Джованни-Альфонсо Борелли (Giovanni-Alfonso Borelli; 1608–1679) написал двухтомный труд «О движении животных» (De motu animalum), который был издан в Риме в 1680-81 гг., уже после его смерти.
Помимо водолазного костюма и многих других аппаратов, Борелли описал в нем новый способ погружения и всплытия подводной лодки, отличающийся от способа У. Бэрна. Его идея заключалась в том, что подводная лодка должна иметь для погружения и всплытия некий аналог плавательного пузыря рыб.
С этой целью в нижней части корпуса лодки следует поместить кожаные мехи, сообщающиеся с забортной водой и зажатые между специальной доской и обшивкой корпуса лодки. Когда доску отжимают, вода входит в мехи и лодка погружается. При сдавливании мехов воды вытесняется из них за борт и лодка поднимается на поверхность. Иначе говоря, данная идея предвосхищала современные балластные цистерны.
Необходимо отметить в данной связи два обстоятельства. Во-первых, в чисто техническом смысле способ Борелли невозможно было использовать на практике. Ведь для вытеснения воды из балластных емкостей требуется создать давление, превышающее забортное давление. Кожаные мешки просто лопнули бы, не говоря уже о том, что отжимную доску следовало заменить мощным насосом.
Во-вторых, рисунок подводной лодки из этого трактата уже более 300 лет кочует по страницам книг и журналов, изображая то подводную галеру Ван Дреббеля, то субмарину Натаниэля Саймонса.
1688 г. Некий Роже Долиньи (Roger Doligny) обратился к королю Франции Людовику XIV с письмом, в котором предлагал построить судно, способное плавать под водой и погружаться на самое дно. По его словам, на таком судне можно было бы по желанию входить в неприятельский порт и уходить из него, уничтожая там все суда, преграды и запасы «и вообще воспроизводить все движения рыбы и проникать повсюду, куда признают нужным».
Более подробных сведений об этом судне, способном вмещать 3–4 человека, не сохранилось. Известно лишь, что Долиньи представил королю модель своего судна, а также то, что до практической реализации проекта дело не дошло.
Аппараты Папена (1692 г.)
Французский физик и механик Дени Папен (Denis Papin; 1647–1714) построил в Германии, в имении ландграфа Карла Гессенского, два погружающихся аппарата необычной конфигурации. Изобретатель сам описал их в книге «Собрание различных рассуждений, касающихся некоторых новых машин» (Recueil de diverses pieces touchant quelques nouvelles machines), изданной в 1695 г. в Париже.
Первое «судно, способное погружаться» (batteau plongeant) выглядело так:
«Прямоугольное, изготовлено из жести и имело 5 и три четверти фута (1,75 м) в высоту; 5 с половиной футов в длину (1,68 м) и 2 с половиной фута (0,76 м) в ширину. Все стенки судна были укреплены очень прочными железными прутьями… Наверху имелось отверстие… такого размера, что через него свободно проникал в судно человек, который затем мог плотно закрыть отверстие крышкой, крепившейся болтами… Имелись и другие отверстия в глубине судна для весел; именно через эти отверстия можно было прийти в соприкосновение с вражеским кораблем и разрушить его каким-либо способом. Эти отверстия необходимо было закрывать так же, как и самое большое отверстие (верхнее — AT.)».
Снизу к аппарату прикреплялся балласт. Для всплытия его отделяли изнутри корпуса. Передвижение под водой происходило на веслах. На поверхности сверху корпуса можно было установить складную мачту и поднять на ней парус. Вентиляция воздуха внутри аппарата осуществлялась посредством изобретенного Папеном в 1689 г. центрифужного насоса.
Таким образом, хотя аппарат Папена был очень мал (рассчитан на одного человека), а также имел форму параллелепипеда, крайне неудобную для подводного плавания, он стал первой металлической подводной лодкой (первым металлическим судном вообще!) в истории.
Стараясь сделать свой аппарат пригодным для практического военного применения, Папен вскоре построил новый образец аппарата, рассчитанный на двух человек. Изобретатель описал его в той же книге следующим образом:
«Он представлял собой деревянный овальный чан с плоским дном и верхом, имевшим 6 футов (1,82 м) в высоту при диаметрах овала 6 и 3 фута (0,91 м). Из боковой стенки чана в плоскости большого диаметра выступала медная горизонтальная труба в 3 фута длиной, 1 фут с четвертью диаметром (38 см), поддерживаемая подпоркой, причем как эта труба, так и входное отверстие в верхней стенке закрывались герметическими крышками с винтом. В верхнюю стенку вделаны были также две трубки для обмена воздуха внутри чана посредством особого вентилятора» (упомянутый выше центрифужный насос — AT.).
На дне чана был положен балласт, поддерживавший чан в вертикальном положении и облегчавший его погружение, которое производилось впусканием воды через особую трубку с краном. Кроме того, чан был снабжен насосом, которым (по объяснению Папена) следовало нагнетать давление воздуха внутри его, чтобы туда не могла вливаться вода через два отверстия с манжетами, в которые один из двоих людей, находившихся внутри аппарата, просовывал руки, чтобы производить различные манипуляции. Медная горизонтальная труба предназначалась для размещения бурава, либо пороховой мины.