Текст книги "Тайны и мифы науки. В поисках истины"

Автор книги: Александр Городницкий

Нужны ли сегодня парусники?

Не знаю, как уважаемый читатель, но лично я никогда не видел в жизни ничего более красивого, чем корабль, идущий в море под парусами. Впервые в этом я убедился полвека назад, ступив на палубу знаменитого парусника «Крузенштерн», который до сих пор успешно совершает кругосветные плавания. Да и в последние годы мне посчастливилось побывать на всемирных фестивалях парусников в Вильгельмсхафене и Лиссабоне, где я лишний раз мог убедиться, что это действительно так.

Кто из нас с вами не зачитывался в детстве книгами о Великих географических открытиях и о парусных судах. Но сегодня, в начале XXI века, нужны ли эти парусники, или они уже устарели и являются только уделом для прогулок или съемок фильмов про пиратов и прошлые времена?

Первое упоминание о парусе относится к IV-V тысячелетиям до нашей эры. Как он был изобретен, можно только догадываться. Скорее всего, наши предки поставили на плот доску или натянули шкуру и заметили, что он движется быстрее. Кстати, парус в древности использовали не только на судах. Его могли поставить на телегу и таким образом под парусами путешествовать по суше. Нечто подобное использовало войско великого князя киевского Олега во время похода на столицу Византии, Царьград, в 907 году. Уже шесть тысяч лет назад под парусами плавали древние египтяне, о чем говорят рисунки, найденные при раскопках египетских гробниц. В том числе они донесли до нас историю путешествия царицы Хатшепсут за 2500 лет до нашей эры на парусных судах в древнюю Индию. Ее путешествие изображено на рисунках очень подробно, буквально шаг за шагом.

Центром судостроения в древние времена было побережье Средиземного моря. Больших успехов в этом деле достигли финикийцы. Они строили из кедра крупные корабли с двумя парусами. Причем не только для себя, но и, как мы сейчас сказали бы, на экспорт – для египтян и греков. Но греки и сами были отличными кораблестроителями. Уже в VIII веке до нашей эры они использовали корабельный таран, чтобы уничтожать корабли противника.

Важные изобретения в области судостроения были сделаны не только на Западе, но и на Востоке. Так, полинезийцы соединяли между собой лодки, чтобы повысить их остойчивость. По этому принципу сейчас строят катамараны и даже тримараны. До наших дней не поменялась конструкция китайской джонки. Ее паруса до сих пор делают из бамбуковых циновок, причем не из большого полотнища, а из маленьких кусочков. Такой парус, хоть и напоминает жалюзи на окнах, более прочен и долговечен. При этом, если на традиционном судне мачты ставятся в диаметральной плоскости, то есть строго по центру, то на китайских и японских судах часть мачт смещена к одному борту, а часть к другому.

Древние кораблестроители, видимо, как-то интуитивно дошли до того, что сейчас подтверждено научными методами. Между парусами при смещении мачт создается своеобразный туннель, в котором ветер дует с большей силой. Возникает область пониженного давления. И тогда парус лучше работает.

Своя особенность в кораблестроении была у викингов. Они не скрепляли жестко обшивку и шпангоуты, а связывали их веревкой. На шпангоутах существовали специальные выступы. А на досках – специальные выступы – клампы. Выступ ложился на выступ, и все это связывалось обычно веревкой, изготовленной из корней, чаще всего из еловых, поскольку они пропитаны смолой и меньше гниют. Казалось бы, что это дает? Что-то такое хлипкое болтается на воде. На самом деле эти ладьи называли «дракарами» (драконами) именно потому, что они были гибкими, принимая форму волны и избегая повреждений.

До сих пор мы рассказывали о судах, на которых парус был лишь вспомогательным средством. Это был прямой парус – обычное полотнище, растянутое между двумя реями. Он позволял ходить только при попутных ветрах. При не попутных использовались силы гребцов. Из рассказов португальского историка-морехода конца XVI – начала XVII века Пантеро Пантера: «Каторжники были постоянно прикованы за одну ногу к подножке скамьи и никогда не спускались на берег. Они должны были грести, шить паруса и делать все, что им прикажут. Одному человеку в день полагалось выдавать три унции фиг или бобов (это было 90 граммов), сухари и воду. Говядину давали четыре раза в год, и то по праздникам».

Прямой парус просуществовал тысячелетия. И только в XI-XII веках появился косой, или латинский, парус. Косой парус работает как крыло. Он забирает боковой ветер и при сопротивлении, которое создает киль, ведет судно под острыми углами к ветру, то есть фактически против ветра. О таком зигзагообразном движении моряки говорят «идти галсами».

Начиная с XIII века, на морях и океанах появляются полностью парусные суда без гребцов. Уделяется внимание мачтам – ведь чем больше мачт на палубе и чем они выше, тем быстрее идет корабль.

Расцвет парусного кораблестроения приходится на XIX столетие, однако парадокс заключается в том, что именно в это время был изобретен паровой двигатель, так что бурный расцвет парусных судов совпал с увяданием. Парусники, созданные в это время, получили название чайных клиперов.

В 1962-1965 годах мне посчастливилось совершить несколько рейсов в океанографических экспедициях в Северную Атлантику на двух самых больших в мире парусных судах, барках, немецкой постройки «Крузенштерн» и «Седов», ходивших тогда под флагом военной гидрографии. Суда эти, носившие первоначально имена «Падуя» и «Магдалена Виннен II», были переданы Советскому Союзу в 1945 году в счет репараций после Второй мировой войны и приведены в Кронштадт, где простояли много лет, поскольку неясно было, на что их употребить. Тем более что на нашем флоте не было парусной команды, которая могла бы такие большие парусники освоить. Тем не менее, в 1959-1961 годах команду подготовили, оба парусника отремонтировали, отодрав в каютах переборки красного дерева и другие ненужные советским морякам излишества, и приспособили их в качестве военных океанографических судов для научных работ в океане. Нынешние имена – в честь знаменитого русского мореплавателя, тоже немецкого происхождения, адмирала Ивана (Иоганна) Федоровича Крузенштерна (1770-1846) и полярного исследователя Георгия Седова (1877-1914) – парусники получили в 46-м году.

«Крузенштерн», спущенный на верфи в Бремерхафене в 1926 году, первоначально назывался «Падуя», о чем извещает латинская надпись на старой корабельной рынде. Судно действительно огромное для парусника – 114,5 метра в длину и 14 в ширину, водоизмещением 6400 тонн. Высота его мачт, изготовленных не из дерева, а стальных, достигает 56 метров от ватерлинии. Парусное вооружение состоит из 31 большого и малого паруса с общей площадью 3800 квадратных метров. Полвека назад на «Крузенштерне», кроме парусов, был еще не слишком мощный дизель, который годился только для маневров при подходе к берегу и не выгребал против сильного ветра. Собственно говоря, по замыслу создателей «Падуи», двигатель паруснику был не очень нужен, поскольку он относится к экстра-классу барков, которые получили название винджаммеров – «выжимателей ветра». Полное косое и прямое парусное вооружение позволяет судну идти под любым ветром с достаточно большой скоростью. Так, выходя из Гамбурга в Атлантику, «Падуя» спускалась на юг до границы Северного тропика, где дуют ветры западных румбов, и, поставив все паруса, с крейсерской скоростью около 10 узлов шла к берегам Америки. Там, приняв груз кофе, парусник двигался обратно, примерно с той же скоростью, уже к югу от экватора. Эти широты раньше носили название «конских» – дело в том, что испанцы когда-то возили по пассатным зонам на своих парусниках в Новый Свет лошадей, так напугавших аборигенов.

С 1961 года «Крузенштерн» начал новую жизнь как экспедиционное океанографическое судно Гидрографического управления ВМФ. Главное его достоинство, обеспечивающее паруснику долголетие, – корпус. Известно, что средний срок жизни современного судна не превышает, как правило, двадцати лет. Причина этого – неостановимая коррозия стального корпуса химически агрессивной морской водой, которой не в силах противостоять никакая покраска. У «Крузенштерна» же стальной корпус при постройке был плотно обшит пробковым деревом, не допускающим контакта морской воды со сталью. Поэтому он не только плавает в океане почти девять десятков лет, но и до сих пор выигрывает призы на парусных гонках вроде трансатлантической регаты «The Tall Ships’ Races» в 2000 году, где он был признан лучшим среди больших парусных судов класса «А» и занял второе место среди судов всех классов.

На «Крузенштерне» было совершено немало крупных научных открытий. Так, в 1962 году с его борта впервые в мире было измерено электрическое поле Мирового океана, исследование которого играет сейчас огромную роль при решении целого ряда прикладных задач (в том числе – военно-морских) и о существовании которого до наших работ ничего не было известно. В том же 62-м году с этого судна была проведена первая магнитная съемка в океане с буксируемым датчиком, и мне довелось принимать в этом участие. До этого магнитное поле океана изучалось только с судов, имевших деревянный корпус, – американской яхты «Карнеги» и советской шхуны «Заря». Наши же исследования на «Крузенштерне» положили начало массовому картированию магнитного поля океана с судов со стальным корпусом. Было много и других важных научных открытий: например, структура поля течений, соленость и температура воды в самом знаменитом океанском течении – Гольфстриме.

Вспоминаю, как в первом же походе на «Крузенштерне», в 1962 году, я попытался влезть на мачту, хотя нам, прикомандированным, не прошедшим специального обучения, было категорически запрещено на метр отрываться от палубы. Для своего «восхождения» я выбрал второй грот, который находится позади мостика, где стоит вахта. Вахтенный смотрит вперед и назад не оборачивается. Выпросив у боцманов страховочный пояс с карабинчиком, я беспрепятственно поднялся на марсовую площадку, на высоту 25, от палубы. Но этого мне показалось мало. Я решил подняться на салинг – вторую площадку, повыше. А там и вантины пореже, и трапик покруче. До салинга я добрался, но дальше сделал ошибку. Я посмотрел вниз и испугался: господи, а где же судно? Какая-то щепка у подножия мачты, а вокруг вода. Оттуда меня, как отца Федора в «Двенадцати стульях», снимали втроем: двое матросов страховали, чтобы я сдуру не выпал, а третий пытался отжать мои пальцы от вантин.

 
Смотрю я, неуклюжий и неловкий,
Как в небе над моею головой
Матрос на солнце лезет по веревке,
Стянув на бедрах пояс страховой.
Вот влезет он, передохнет устало,
Посмотрит на меня издалека,
Потом расправит медные суставы
И с грохотом раскроет облака.
И я, его беспомощный попутчик,
Внизу ему завидую слегка.
Так рыбы, что глаза в глубинах пучат,
Завидуют, наверное, летучим,
Хоть их полет – не более прыжка.
 

Вопрос о возвращении в строй парусников был в полной мере поднят в 1970-е годы в нашей стране. Во-первых, это было связано с энергетическим кризисом, а во-вторых, с проблемами экологии. В Николаеве была создана специальная лаборатория, занимавшаяся парусниками. К этой же проблеме были подключены крупнейшие ленинградские ученые. Эксперименты проводили в аэродинамической трубе Центрального научно-исследовательского института имени академика А.Н. Крылова. Это грандиозное сооружение позволяет воспроизводить движение ветра в любом направлении со скоростью до восьмидесяти метров в секунду. В трубу помещали модели парусов, продували их под разным углом и с разными скоростями и таким образом определяли их эффективность.

Особое внимание уделялось разработке жестких парусов-крыльев, привлекательных по простоте обращения. Сначала применялось симметричное жесткое крыло, однако оно проигрывало обычному мягкому парусу. Тогда начали искать методы оптимизации. Любопытным изобретением был жесткий щелевой парус, созданный для научно-исследовательского судна «Академик Иоффе». На нем были установлены две мачты с такими парусами, которые были предназначены давать кораблю ход при выключенном двигателе. Дело в том, что «Иоффе» создавался в паре с другим научно-исследовательским судном, «Академик Сергей Вавилов». Оба судна должны были работать по гидроакустической тематике, и на обоих стояли огромные, высотой с двухэтажный дом, антенны. Один из кораблей должен был играть роль излучателя, а второй – приемника. Вот для приемника и были созданы паруса. В «Лихие девяностые» паруса спилили, а на их месте была сооружена дополнительная шестая палуба с каютами для туристов.

Преимущество жесткого щелевого паруса перед обычным состоит в том, что отрыв паруса при усилении ветра предотвращается здесь не отсасыванием воздушного потока, а его сдувом. Поэтому щелевое крыло обтекается почти до угла 90 градусов без отрыва. В то же время у жесткого паруса есть один большой недостаток – сложность в сборке и разборке. Куда девать парус, если налетает неожиданный шквал? Ведь именно так в 1957 году погиб знаменитый немецкий учебный парусник «Памир». Когда подошел ураган, он был под всеми парусами, их «обстенило», то есть прижало к стеньгам. Поэтому убрать паруса было уже невозможно. Через пять минут парусник перевернулся.

Эту проблему пытались решать по-разному. Паруса складывались как крылья бабочки, однако такая конструкция была непрочной, недолговечной. Для щелевого паруса придумали другой способ сборки – его просто заваливали на волейбольную площадку «Иоффе».

Жесткое крыло с толстым сечением, похожее на огромную трубу, получило название турбопаруса. Всеобщее внимание к нему привлек Жак-Ив Кусто, который в 1980-е годы поставил его на своем судне «Алсион». Основу движителя составляет аэродинамический профиль, вертикальная металлическая труба сечения, близкого к яйцевидному, с подвижным щитком, улучшающим аэродинамическое разделение внешней и внутренней поверхностей. Насосная система нагнетает в трубу воздух, создавая с одной стороны паруса необходимое разрежение; движение происходит в направлении, перпендикулярном давлению. Таким образом, парус работает как крыло: с одной стороны его воздух протекает медленнее, чем с другой, создавая движущую силу. Подвижная заслонка и система нагнетания воздуха, основанная на вентиляторах, повысили эффективность нового паруса. На испытаниях в аэродинамической трубе малогабаритные модели повели себя превосходно, дав тем самым рождение системе турбопарус.

Главная особенность турбопаруса, обусловленная его конструкцией, в том, что всегда можно получить движущую силу в нужном направлении, независимо от того, куда дует ветер. Судно, оборудованное турбопарусом, может двигаться даже против ветра, получая энергию из разницы давлений, создаваемой завихрениями воздуха внутри паруса и вне его. Совместно с турбопарусом можно использовать и обычные движители. Турбопарус при этом удобнее передать под управление компьютера, который будет задавать расположение «парусов» в пространстве и давление воздуха в системе.

Однако, как и другие подобные конструкции, турбопарус обладал серьезным недостатком – его нельзя было убрать с палубы. Поэтому первое плавание прототипа «Алсион» в 1983 году в водах Атлантического океана закончилось неудачно: судно попало в сильный шторм и получило повреждения – были разрушены мачты и паруса. Спустя два года после этой неудачи создание «Алсиона» было полностью закончено. Турбопарусная яхта использовалась вместе с легендарным «Калипсо» для океанографических работ команды Кусто. После того как в 1996 году «Калипсо» столкнулось в Сингапурской гавани с баржей и затонуло, «Алсион» стал основным экспедиционным судном «Фонда Кусто».

С турбопарусом часто путают так называемый ротор Флеттнера. Он тоже похож на трубу, однако действует совсем иначе. Принцип действия ротора основан на эффекте, открытом немецким физиком и химиком Генрихом Магнусом (1802-1870), который в 1852 году доказал, что если цилиндр вращается в набегающем потоке воздуха, то возникает сила тяги, перпендикулярная потоку воздуха. Роторные суда более быстроходные, чем парусные, однако у них есть свои недостатки: расход топлива на двигатели, которые вращают цилиндр, невозможность уборки с палубы, зависимость от ветра. Все это не позволило роторным судам получить широкое распространение.

Последнее веяние – это даже не парус, а воздушный змей. Причем воздушный змей очень забавный – надувной, который опять-таки состоит из множества секций. Надуванием этих секций заведует компьютер – в зависимости от силы ветра, от его направления. Но опять же абсолютно не понятно, как управлять таким парусом на гибкой связи. Что делать, если ветер неожиданно поменяет свое направление, а это бывает постоянно. Куда понесет этот воздушный змей, что с ним станет? Начатые в 1980-е годы работы не дали ощутимых результатов. Ученым не удалось устранить главные недостатки парусников – тихоходность и сильную зависимость от штормов.

Сегодня Россия обладает самым большим в мире парусным флотом. Он состоит из пяти парусников. Помимо уже упомянутых «Крузенштерна» и «Седова», приписанных к Калининграду и Мурманску, есть еще «Мир», приписанный к Санкт-Петербургу, «Надежда» и «Паллада», парусники, приписанные к порту Владивосток. Все это учебные суда, на которых готовят молодых моряков.

Кстати, возникает вопрос: почему их готовят на парусниках, когда потом всю жизнь они плавают только на современных судах? Вот что говорит по этому поводу Юрий Галкин, капитан учебного парусного судна «Мир»: «Молодой человек, придя на современное судно, может, проплавав несколько месяцев, ни разу не выйти на палубу. Знакомство с морем, с этой необузданной стихией, может быть только здесь. Настоящего моряка вы сможете воспитать только на парусном судне. В дождь, в непогоду, в сильный ветер курсанты вынуждены подниматься на высоту пятидесяти метров. И не просто подниматься, а работать там». Кстати, «Мир» считается самым быстрым парусником в мире. Его официально зарегистрированная максимальная скорость под парусами достигает 21 узла, или около 39 км/ч.

Сухопутному человеку кажется, что на паруснике все сложно и запутанно. Вспоминаю, когда много лет назад, в далеком 1962 году, я впервые попал на борт этого парусника и услышал по внутренней трансляции команду «Городницкому прибыть (с ударением на первом слоге) на шкафут», то я долго бегал по огромному кораблю, а судно огромное, и спрашивал: «Ребята, где тут у вас шкаф стоит?» Однако шкафут к шкафу никакого отношения не имеет. Шкафутом называется нижняя палуба в носовой части судна между полубаком (верхней носовой частью судна) и спардеком (верхней палубой).

Сегодня парусное судно – это четко работающий механизм с современным навигационным оборудованием, оснащенный так, как и положено кораблям XXI века. На современных парусниках стоят радиолокационные станции, системы глобального позиционирования и АИС (автоматическая идентификационная система, отвечающая за идентификацию судов, их габаритов, курса и других данных с помощью радиоволн ОВЧ/УКВ-диапазона). Есть также специальные радиобуи, которые автоматически срабатывают при погружении судна на определенную глубину (от полутора до четырех метров) и подают в эфир сигнал бедствия.

Сердцем парусного судна является его штурвал. Штурвал на парусниках, как правило, достаточно большой, и управлять им в одиночку не так-то просто. Особенно, во время волнения на море. К примеру, на «Крузенштерне» штурвал вращает не один рулевой, а целая команда, состоящая из трех, а иногда даже из четырех человек. Вспоминаю, как в 1962 году, недалеко от берегов Канады, в «ревущих сороковых», во время чудовищного шторма, когда волна гуляла по палубе, рулевых привязывали концами к штурвалу, чтобы их не смыло за борт. Несмотря на подобные критические ситуации, управлять рулем с парусом гораздо легче. Чтобы судно слушалось руля, достаточно его перекладки всего на один градус, а то и на полградуса или даже на четверть градуса. Причем, на штурвале эти четверть градуса можно поймать, а на джойстике, которым управляется обыкновенный корабль при заходе в порт или выходе из него, таких мизерных величин не выловить.

Несмотря на то что современные парусники оборудованы всеми необходимыми техническими средствами, человек остается незаменимым. Так, например, именно на парусниках сохранилась такая судовая роль – впередсмотрящий. В большую волну не каждая цель отбивается на экране локатора. То есть цель на фоне помех от волн может пропасть, если это маленький катер, маленькая лодка или еще какое-то плавучее средство. Впередсмотрящий не только смотрит, но и слушает. В условиях ограниченной видимости каждое судно подает определенные сигналы, которые отличаются: сигналы судна на ходу от судна на якоре. Услышав этот сигнал – как правило, у них дальность слышимости порядка трех миль, – уже можно предпринять какие-то действия.

Многие считают, что парусник так и не сможет победить в конкурентной борьбе современные суда и что сегодня его удел в основном спорт и развлечения. Однако проблемы, на которые обращали внимание ученые еще в 1980-е годы, так и остались неразрешенными. Это и проблемы экологии, и прежде всего – назревающий глобальный энергетический кризис. Что будет в конце XXI – начале XXII века, когда нефть и нефтепродукты закончатся? Может быть, человечество вновь вернется к парусному флоту?

 
Век парусников временно прошел,
Но я уверен – он еще вернется.
Иссякнет нефть из черного колодца,
И ядерный смертельный порошок.
 
 
Вздохнут свободной грудью горожане,
Гнедые кони выйдут на парад,
Забытое заливистое ржанье
Прольется на бетоны автострад.
 
 
Аэропорты вымрут – дирижабли
Неторопливый образуют флот.
Последняя соляровая капля
Растает в бездне океанских вод.
 
 
И снова мы услышим, как когда-то,
Среди внезапной этой тишины
Негромкое скрипение каната
И громкое дыхание волны.
 

Что же касается повышенной зависимости парусных судов от погоды, то все современные парусники, в том числе и «Крузенштерн», сейчас снабжены довольно сильными двигателями. Такой двигатель должен применяться только в случае необходимости, а все остальные действия будут производиться на основе экономии топлива и сохранения экологии.

Во времена дефицита энергоносителей правильнее бы было использовать дармовую энергию – энергию ветра. Действительно, почему бы те грузы, которые не требуют немедленной перевозки не перевозить на парусниках, как в прежние времена? Есть целый ряд грузов, которые, с одной стороны, не являются предметом срочной доставки, а с другой, их перевозка на судах с механическими двигателями, которые используют, допустим, соляровое топливо, невозможна. К примеру, ценные сорта пряностей, кофе, чая и многого другого, что не терпит присутствия солярки, потому что сорбирует эти машинные запахи, теряя свои вкусовые качества.

Что же касается расхожего мнения о зависимости парусных судов от штормовой погоды и их меньшей безопасности, то это мнение, которое хотелось бы оспорить. Я более сорока лет принимал участие в плаваниях на разных типах судов и заметил, что меньше всего качает на паруснике. Парусник прижимает ветром на какую-то одну сторону, и все. И в любой шторм качка на паруснике гораздо меньше, чем качка на любом современном судне, даже снабженном успокоителями качки, не говоря уже о безкилевых ледоколах.

Я мог бы привести еще много прагматических доказательств необходимости использования парусников, но самое главное доказательство другое – вы хотели бы видеть море без паруса? Мог ли Лермонтов написать свои знаменитые стихи «Белеет парус одинокой в тумане моря голубом»? Любовались ли бы так же картинами Айвазовского и других художников-маринистов?

Хотите увидеть море, которое лишено парусных судов? Лично я не хочу. С удовольствием вспоминаю знаменитого человека – Густава Эриксона, капитана барка, посвятившего остаток своих дней попыткам доказать возможность использования больших парусников в коммерческих рейсах. Став судовладельцем, он скупал простаивающие в портах суда, часто почти по цене металлолома, ремонтировал их, набирал команды и отправлял в дальние рейсы с грузами на борту. Его флот насчитывал до 40 парусников общим водоизмещением более 100 тысяч тонн. Вторая мировая война положила конец его попыткам – лежащей в руинах Европе было не до парусников. Одни корабли были торпедированы в море, другие погибли в портах под бомбежкой, уцелевшие ржавели у причалов. Эриксон умер в 1947 году, сказав перед смертью, что жить в мире, в котором нет парусников, бессмысленно.

Я полностью разделяю это мнение.

 
Расправлены вымпелы гордо.
Не жди меня скоро, жена.
Опять закипает у борта
Крутого посола волна.
Под северным солнцем неверным,
Под южных небес синевой,
Всегда паруса «Крузенштерна»
Шумят над моей головой.
И дома порою ночною,
Лишь только раскрою окно,
Опять на ветру надо мною
Тугое поет полотно.
И тесны домашние стены,
И душен домашний покой,
Когда паруса «Крузенштерна»
Шумят над моей головой.
 
 
Пусть чаек слепящие вспышки
Горят надо мной в вышине,
Мальчишки, мальчишки, мальчишки,
Пусть вечно завидуют мне.
И старость отступит, наверно, —
Не властна она надо мной,
Когда паруса «Крузенштерна»
Шумят над моей головой.