Текст книги "История подводных лодок 1624-1904"
Автор книги: Анатолий Тарас
сообщить о нарушении
Текущая страница: 17 (всего у книги 30 страниц)
Результаты испытаний «Ныряльщика» и субмарины Александровского показали, что пневматические двигатели непригодны для использования в качестве силовой установки на подводных лодках. Поэтому, дальнейшие эксперименты с ними не производились. Однако существовали иные варианты применения моторов, работающих на сжатом воздухе.
В 1898 году американец Элиас Кастелло (Elias Castello) предложил весьма оригинальный проект сверхмалой подводной лодки, которую он назвал «Anthrotorpedo».
Ее водоизмещение равнялось всего лишь 4 тоннам, а запас сжатого воздуха был рассчитан на дальность плавания 30 миль (55,5 км). Вооружение было представлено одной торпедой, выстреливаемой сжатым воздухом.
Управлял лодкой один человек, сидевший в небольшом отсеке, прикрытом сверху колпаком с иллюминаторами. Пробковое наполнение верхней части корпуса служило одновременно и поплавком, и «броней», надежно защищавшей от огня малокалиберной («противоминной») артиллерии.
Подводная лодка Кастелло «Антроторпедо». А – отсек водителя; В – торпеда; С – резервуары сжатого воздуха для пневматического двигателя;
D – баллон сжатого воздуха для выстреливания торпеды; Е – пневматический двигатель; F – клапан понижения давления воздуха; G – балластная цистерна;
Н – водяной насос; L – пробковый наполнитель; I – стержень со светящейся трубкой, служащий для прицеливания
Вообще-то эта лодка могла погружаться лишь таким образом, что расстояние от крышки люка в смотровом колпаке до поверхности воды составляло всего несколько сантиметров. Но большего от нее и не требовалось. Фактически изобретатель создал не подводный корабль, а штурмовое подводное средство, доставляемое в район боевой операции на борту грузового судна.
Благодаря небольшим размерам «антроторпедо», специально оборудованные транспорты могли бы брать от 5-10 до 150–200 таких «средств». На подступах к вражескому порту следовало сбросить их в воду по специальным рельсам через люк в кормовой части судна. Далее водитель запускал бы двигатель и устремлялся к цели внутри гавани или на внешнем рейде. В случае необходимости он мог набрать воду в балластную цистерну и двигаться под водой (установка небольшого перископа тоже не составила бы проблемы). Для компенсации положительной плавучести, возникающей в момент залпа, на лодке была предусмотрена торпедозаместительная цистерна.
Благодаря простоте конструкции и дешевизне серийного строительства, такие штурмовые средства можно было бы применять в больших масштабах. Но, как и в случае с подводной байдаркой Холланда, аквапедом Темпло и многими другими изобретениями, значительно опередившими свое время, адмиралы той эпохи не видели ни малейшей возможности для практического использования подобных «средств». Попросту говоря, время диверсионной подводной войны еще не наступило.
Глава 4. Подводные лодки с двигателем внутреннего сгорания
Двигатель внутреннего сгорания отличается от паровых машин тем, что у него топливо сгорает непосредственно внутри рабочего цилиндра, поршень которого через специальную передачу приводит в движение какое-либо механическое устройство (насос, колеса, гребной вал и т. д.). Топливом является газ, либо горючая жидкость (спирт, бензин, керосин, соляровое масло и т. д.).
Поначалу изобретатели создавали в основном газовые двигатели внутреннего сгорания. Еще в 1801 г. француз Лебон (Lebon) предложил сжимать светильный газ и воздух отдельными насосами, а затем смешивать их в особой камере.
Газовый мотор Ленуара (вид сверху). А – рабочий цилиндр; S, SI – золотники, G, Н – эксцентрики, К – рабочий вал, М – спираль Румкорфа
Эту смесь следовало подавать в рабочий цилиндр и там воспламенять. Под действием высокой температуры давление газа сильно повышается, оно заставляет двигаться поршень, соединенный рычажной передачей с насосом[81]81
Светильный газ – продукт сухой перегонки каменного угля либо нефти. Он отличается высокой теплотворностью, до 5000 калорий на один кубический метр газа.
[Закрыть].
В 1820 г. англичанин Сесил (Cecil) реально создал первый в мире газовый мотор. Он воспламенял в рабочем цилиндре смесь водорода с воздухом, вследствие чего поршень поднимался. При охлаждении под поршнем получалось разрежение и тогда давление атмосферного воздуха опускало поршень вниз (машины, у которых поршень опускался в результате давления внешнего воздуха, получили название «атмосферных»). Однако практического применения его двигатель не получил ввиду крайне низкого коэффициента полезного действия (КПД).
В 1823-26 гг. англичанин Браун (S. Brown) получил два патента на двигатель, в рабочем цилиндре которого воздух разрежался посредством взрывов небольших зарядов пороха. По предложенному им принципу другие изобретатели создали несколько вариантов двигателей «взрывного действия», приводивших в движение суда небольшого водоизмещения.
В 1830-50-е годы были запатентованы или построены более двадцати различных образцов двигателей внутреннего сгорания, работавших на газе. Это моторы Райта, Барнета, Барзанти, Маттеучи, Рейтмана и других.
В 1859-60 гг. французский изобретатель Этьен Ленуар (Etienne Lenoir; 1822–1900) создал двигатель внутреннего сгорания двойного действия, с водяным охлаждением рабочего цилиндра, работавший на светильном газе.[82]82
Ленуар успешно работал в разных областях. Он создал белую эмаль (1847), новый метод гальванопластики (1851), электрический тормоз (1855), телетайп (1865), автомобиль и катер с газовым двигателем, а также сделал много других изобретений. Газовый двигатель прославил его во всем мире. Несмотря на все это, умер он в нищете.
[Закрыть] Газ воспламенялся электрической искрой от спирали Румкорфа. Мощность двигателя составила 12 лошадиных сил.
Хотя КПД газового мотора Ленуара не превышал 5 % (т. е. был аналогичен КПД паровых машин), он получил широкое распространение в 60-80-е годы XIX века. Выгодными его сторонами являлись малогабаритность, отсутствие парового котла и топки, быстрота и легкость приведения в действие, удобство хранения легкого топлива в резервуарах под давлением. Кроме того, хотя мотор Ленуара сильно шумел, работал он плавно и довольно надежно.
Четырехтактный газовый мотор Отто-Лангена (1866 г.)
В 1864-66 гг. немецкие изобретатели Николай-Август Отто (Nikolaus-August Otto; 1832–1891) и Евгений Ланген (Eugene Langen) сконструировали газовую «атмосферную машину» с КПД 15 %. Она стала первым по-настоящему работоспособным двигателем внутреннего сгорания. Троекратное превосходство над мотором Ленуара способствовало тому, что мотор Отто-Лангена очень быстро завоевал всеобщее признание. За десять лет Отто построил на своем заводе в Дейтце (недалеко от Кёльна) более 5000 таких двигателей.
Наконец, в 1876 г. Отто создал четырехтактный газовый двигатель внутреннего сгорания. В нем были реализованы следующие принципы:
1) всасывание смеси газа и воздуха в течение первого хода поршня;
2) сжатие смеси во время второго хода;
3) воспламенение ее при «мертвом» положении поршня и расширение смеси во время третьего хода;
4) выталкивание смеси в течение четвертого хода. При этом цилиндр попеременно действовал то как насос, то как рабочий цилиндр.
Двигатель внутреннего сгорания такого типа оказался очень удобным в эксплуатации и получил широчайшее распространение во всем мире. Ряд заводов в Германии, Франции, Великобритании, США и других странах наладил выпуск четырехтактных газовых моторов типа Отто, с внесением различных изменений в их конструкцию.
Примерно в это же время (в 1872-76 гг.) американец Джордж Брайтон (George Brayton; 1830–1892) из Филадельфии создал первый в мире двигатель внутреннего сгорания с карбюратором. Этот прибор готовил смесь воздуха с керосином (или бензином) вне рабочего цилиндра, а затем впрыскивал ее в цилиндр, где происходило воспламенение. Тем самым был открыт путь для перехода на жидкое топливо.
В течение 80-90-х гг. XIX века все фирмы Европы и Америки, выпускавшие газовые моторы типа Отто, наладили производство карбюраторных керосиновых (либо бензиновых) двигателей, тоже работавших по циклу Отто. Главные различия между многочисленными образцами моторов заключались в устройстве карбюраторов.
Вполне закономерно, что были предприняты попытки применения моторов внутреннего сгорания на подводных лодках в качестве двигателей единого хода. Так, несколько конструкторов планировали использовать двигатель взрывного действия (мотор Брауна). Первым это хотел сделать Бауэр в 1854 г. на субмарине «Нуропеоп», которую он проектировал для англичан.
В последующие годы XIX века некоторые изобретатели в США, России, Франции и других странах пытались использовать на проектируемых ими подводных лодках газовые двигатели Ленуара (получившие известность под названием «качающихся газовых машин» и работавшие на светильном газе либо на аммиаке), четырехтактные газовые моторы Отто, керосиновые моторы Брайтона и другие двигатели внутреннего сгорания. Однако была реализована лишь небольшая часть этих проектов.
Субмарина Барбура с газовым мотором (1866 г.)Подводная лодка американца Барбура (Barbour) имела длину 23 фута (7 м), ширину 3 фута (0,91 м) и высоту 5 футов 4 дюйма (1,62 м). Она впервые в истории являлась двухкорпусной. Внутренний корпус был сделан из железа, наружный – из меди (чтобы избежать коррозии). Промежуток между ними заполняла древесина, лишь в носовой части находились резервуары со сжатым воздухом. По мнению конструктора, двойной корпус повышал живучесть судна.
Экипаж состоял из двух человек. Вооружение лодки заключалось в нескольких минах, снаряженных нитроглицерином. Они были вставлены в особые гнезда в верхней палубе перед смотровым колпаком. Следовало отсоединить их под неприятельским судном. Обладая значительным запасом положительной плавучести, они поднимались бы вверх, оставаясь соединенными с лодкой проволокой, и взрывались бы от удара в днище вражеского корабля.
Схема устройства подводной лодки Барбура. 1 – резервуары сжатого воздуха; 2 – мины; 3 – смотровой колпак; 4 – штурвал и пост управления; 5 – объем газового двигателя; 6 – пустотелый гребной вал; 7 – резервуары светильного газа; 8 – ограждение гребного винта; 9 – вертикальный руль; 10 – древесный наполнитель между наружным и внутренним корпусами
Лодка имела гребной винт, находившийся за кормой. Для защиты гребного винта Барбур также впервые применил изогнутую металлическую раму (из трубы диаметром 6 дюймов), составлявшую одно целое с ахтерштевнем. Внутри пустотелого гребного вала проходили штуртросы от вертикального руля, расположенного за этой рамой. Штурвал находился под смотровым колпаком, представлявшим собой выдвижной цилиндр (чтобы можно было менять степень его возвышения над корпусом). По бортам в районе миделя были установлены горизонтальные рули.
В качестве двигателя Барбур впервые в мире использовал двигатель внутреннего сгорания – газовый мотор Ленуара. Топливом для него служил сжатый светильный газ, хранившийся в стальном резервуаре, расположенном в межкорпусном пространстве. Воздух для мотора поступал через специальный клапан в смотровом колпаке. В 1869 г. Барбур установил два таких мотора, работавших на одну линию вала.
Но в силу несовершенства газовых машин данного типа, его подводная лодка обладала очень низкими ходовыми качествами. Кроме того, популярную в то время идею мин, выпускаемых точно под целью, вряд ли можно назвать продуктивной. Испытания показали, что субмарина Барбура не подходила для использования в военных целях.
Субмарины Холланда с моторами Брайтона (1879-85 гг.)Американский изобретатель Джон Холланд первую свою субмарину, спущенную на воду в 1879 г., оснастил двухцилиндровым керосиновым мотором Брайтона мощностью 4 лошадиные силы.
В 1881 г. такой же мотор, но значительно более мощный (16 лошадиных сил), получила вторая его лодка, известная под названием «Фенийский таран». В 1885 г. аналогичный двигатель получила еще одна субмарина, вошедшая в историю как «Zalinski boat» (см. материал о субмаринах Д. Холланда на страницах 164–169).
Однако затем наступил перерыв примерно на 15 лет. Одни изобретатели, включая самого Холланда, временно предпочли паровые машины. Другие сделали ставку на электрические двигатели, получавшие энергию от аккумуляторов.
«Кета» Яновича (1904 г.)Вскоре после начала русско-японской войны лейтенант русского флота Сергей Александрович Янович (1878–1935) предложил Морскому ведомству проект модернизации одной из законсервированных лодок Джевецкого.
Получив одобрение начальства, он установил на ней бензиновый двигатель вместо велосипедного привода, и вооружил лодку двумя рамочными аппаратами системы Джевецкого для торпед калибра 381 мм. Был также удлинен до 6,5 метров корпус, изменена система рулевого управления. В результате перестройки водоизмещение достигло 8 тонн. Экипаж состоял из трех человек.
Лодка могла плавать только в полуподводном положении (ныне его называют позиционным или крейсерским). При этом воздух для обеспечения работы двигателя засасывался через специальную трубу, своего рода примитивный «шнорхель». Таким образом, Янович фактически повторил идеи Герна, Барбура и Холланда. Но то, что являлось прогрессивным 40 или 25 лет тому назад, в другую историческую эпоху представляло собой явный анахронизм.
Переоборудование происходило в Петербурге на заводе Лесснера под руководством конструктора. Оно заняло 18 недель. Затем состоялись испытания.
Лейтенант Янович возле подводной лодки «Кета» во время ее переоборудования на заводе Лесснера
Приемную комиссию возглавлял известный ученый-кораблестроитель А. Н. Крылов. Он, в общем, оценил лодку положительным образом:
«Передний и задний ход набирает почти мгновенно. Поворотливость удовлетворительная… Выпуск газов почти бесшумен и неприметен. Минные аппараты просты по конструкции и легки»…
После испытаний и устранения выявленных неполадок, лодку в марте 1905 г. зачислили в состав русского флота под названием «катер малой видимости „Кета“». В мае она прибыла по железной дороге на Дальний Восток и под командованием С. А. Яновича была зачислена в отряд обороны устья Амура.
С 3 июня по 20 сентября того же года она совершила 17 выходов в море, прошла 948 миль. Успехов не добилась. Однажды «Кета» якобы попыталась атаковать в Татарском заливе японский миноносец, но села на мель (историю с неудачной атакой, судя по установленным фактам, Янович просто придумал).
Схема устройства подводной лодки «Кета»
Несмотря на оснащение, кроме торпедных аппаратов, еще и пулеметом системы «максим», боевая ценность этой самоделки находилась на нулевой отметке. Тем не менее, она оставалась в строю (видимо, для устрашения потенциальных врагов России) еще три года. Только 19 июня 1908 г. ее списали и оставили ржаветь на берегу в Николаевске-на-Амуре.
«Челим» Боткина (1904 г.)Эту лодку построили на Балтийском заводе в Санкт-Петербурге по проекту лейтенанта российского флота А. Боткина. Она могла плавать в двух положениях: надводном и позиционном.
Подводная лодка «Челим»
Водоизмещение лодки было 11 тонн; длина 8,7 м, ширина 2 м. Двигателем единого хода служил один керосиновый мотор мощностью 11 л.с. Воздух для его работы при плавании в позиционном положении тоже засасывался через специальную трубу. Вооружение состояло из 2-х рамочных торпедных аппаратов Джевецкого для 381-мм торпед.
17 августа 1904 г. субмарина попыталась своим ходом дойти от заводской стенки (устье Невы) до Кронштадта. Однако ее скорость была столь низкой, что у командира парохода сопровождения лопнуло терпение, и он приказал взять «Челим» на буксир. На рейде Кронштадта было проведено испытание торпедных аппаратов, после чего подводную лодку отбуксировали назад в Петербург. Там ее погрузили на железнодорожную платформу и отправили во Владивосток.
Никакого участия в боевых действиях против японцев эта лодка не принимала вследствие того, что ее технические характеристики оказались значительно хуже даже чем у «Кеты».
«Порт-Артурец» Налетова (1904 г.)В осажденном японцами Порт-Артуре железнодорожный техник Михаил Петрович Налетов (1869–1935) построил (за свой счет) подводную лодку водоизмещением 25 тонн. Он планировал, что ее вооружение будет состоять из 2-х торпед Уайтхеда в рамочных аппаратах снаружи корпуса, либо из 4-х якорных мин заграждения.
Осенью 1904 г. изобретатель совершил в ней пробное погружение на глубину 10 метров. За экспериментом наблюдал начальник порта, контр-адмирал Р. Н. Вирен. Убедившись в том, что лодка плавает, он разрешил Налетову установить на ней керосиновый мотор, снятый с разъездного катера броненосца «Пересвет».
Все работы должны были завершиться в конце года, но 20 декабря (по старому стилю) комендант Квантунского укрепрайона, генерал-лейтенант А. М. Стессель сдал Порт-Артур японцам. Желая сохранить свое изобретение в тайне, Налетов взорвал подводную лодку на внутреннем рейде гавани.
Судя по тем немногим сведениям, которые приводят историки, по своему устройству она была похожа на «Кету» и «Челим», т. е. являлась полуподводным судном. Электромотор для движения на глубине отсутствовал.
Подводная лодка Налетова «Порт-Артурец»
Подводная лодка «Y» (1905 г.)Эта французская экспериментальная лодка с дизель-мотором единого хода была заложена в 1903 г. и спущена на воду 24 июля 1905 г. Она строилась по проекту инженеров Бертэна и Птитома.
Водоизмещение субмарины составило 222 тонны; длина была 43,5 метра, диаметр 3 метра; 4-цилиндровый дизель-мотор имел мощность 172 л.с. Скорость хода планировалась 10/6 узлов.
Конструкторы предполагали, что под водой два цилиндра будут работать на гребной вал, а еще два будут закачивать в специальный резервуар отработанные газы, сжимая их до трех атмосфер. Воздух для работы дизеля при плавании в позиционном положении поступал через вентиляционную трубу; на глубине – из баллонов высокого давления. Через определенные промежутки времени выхлопные газы следовало травить из резервуара за борт.
Однако выяснилось, что мощность дизеля, потребляемая на их сжатие, лишь немного уступает мощности на гребном валу. Поэтому под водой лодка едва ползла[83]83
Сама идея дизель-мотора замкнутого цикла была конструктивной. Значительно позже ее попытались реализовать сразу в нескольких странах. Например, в СССР в ноябре 1939 г. была начато строительство экспериментальной подводной лодки М-401 водоизмещением 102 тонны, имевшей два дизель-мотора единого хода мощностью 900 л.с. каждый. Дизели работали по замкнутому циклу, с использованием кислорода для окисления топлива, а также химического поглотителя для нейтрализации углекислого газа.
Лодка М-401 вступила в строй в июне 1945 г. Скорость ее полного хода была 19/12,5 узлов; дальность плавания экономическим ходом (14/4 узла) составляла 900/350 миль.
[Закрыть]. После трех лет безуспешных доработок лодку «Игрек» списали в апреле 1909 г.
Эту лодку спроектировал в 1903-04 гг. неугомонный С. Джевецкий. Заказал ее «Комитет по усилению флота» на средства, пожертвованные почтовыми работниками. Отсюда имя, столь необычное для военного корабля.
Лодку заложили на Металлическом заводе в Санкт-Петербурге в декабре 1904 г., спустили на воду в октябре 1906 г. Ходовые испытания начались 28 сентября 1907 г., но завершились они только в августе 1909 г. Лодка была зачислена в боевой состав флота 23 сентября 1909 г. Тогда же она получила название.
Силовая установка включала пять моторов: два бензиновых по 130 л. с, работавшие на гребной вал; бензиновый в 60 л. с, работавший на компрессор воздуха высокого давления; бензиновый в 5 л.с., работавший на электрогенератор; пневматический в 60 л.с., работавший на газовый насос.
Под водой действовал только один гребной бензиновый мотор. Воздух он получал от батареи из 45 воздушных баллонов общим объемом десять кубометров. Но сначала сжатый воздух проходил через детандер, снижавший давление с 200 атмосфер до 18, и через пневматический поршневой мотор.
Выхлопные газы из бензинового мотора поступали в глушитель, расположенный в надстройке. Оттуда газовый насос (приводимый в действие пневматическим мотором) непрерывно откачивал их в отводную трубу, расположенную под днищем лодки. Она имела по всей своей длине много мелких отверстий, через которые газы выходили в воду в виде пузырей.
В надводном положении газы выходили в атмосферу через глушитель. Воздух для работы бензиновых моторов поступал из машинного отделения, сообщавшегося с атмосферой через открытый входной люк. Освещение обеспечивали 38 электрических ламп.
Водоизмещение лодки составило 134/148 тонн. Стальной клепаный корпус имел размеры 36×3,2×2,85 м. Шпангоуты находились через каждые 50 см. На испытаниях была достигнута максимальная скорость 11,4/6,1 узлов. Расчетная дальность плавания определялась в 340/27 миль; глубина погружения в 30 метров. Вооружение: 4 рамочных торпедных аппарата для 457-мм торпед. Экипаж 11 человек.
«Почтовый» на береговой стенке
* * *
Испытания лодки выявили ряд серьезных недостатков. Главными среди них были следующие:
Демаскирующий масляный след (за борт удалялась отработанная смазка), а также след пузырьков отработанного воздуха на поверхности моря при движении лодки под водой;
Незначительная дальность и скорость подводного хода;
Постоянные перепады давления внутри корпуса, обусловленные изменением производительности газового насоса даже при небольших колебаниях по глубине (изменение забортного давления воды, преодолеваемого этим насосом, меняло количество воздуха, засасываемого его пневматическим приводом в единицу времени);
Большая шумность механизмов при движении в подводном положении;
Низкая надежность механизмов и чрезмерная сложность управления ими;
Весьма неудачное расположение штурвала горизонтальных рулей;
Неудачное расположение и низкое качество перископов конструкции Фосса;
Высокая влажность внутри лодки в подводном положении (концентрация водяных паров доходила до степени синеватого дымка);
Отсутствие элементарных бытовых удобств для экипажа (на лодке не было спальных мест и даже сидений; отсутствовали камбуз и гальюн; внутри корпуса царила невероятная теснота).
Все эти недостатки исключали использование данной субмарины не только в военных, но и в учебных целях. Те четыре года, которые она числилась в составе Учебного отряда подводного плавания, субмарина редко выходила в море и лишь на короткий срок (менее суток). В августе 1913 г. лодку списали, а в октябре передали Балтийскому заводу.
Устройство подводной лодки «Почтовый»
Предполагалась установка дизель-мотора единого хода, работающего по замкнутому циклу (проект мичмана М. Н. Никольского). Однако до этого дело не дошло. Лодка стояла на береговой стенке завода одиннадцать лет, до сентября 1924 г. Затем ее разобрали на металл.
* * *
Практика показала, что двигатели внутреннего сгорания успешно применяются только на полуподводных судах – ведь для их работы требуется непрерывное поступление воздуха. Идея комбинированной силовой установки (мотор внутреннего сгорания + электромотор), которая сегодня кажется очевидной, до начала XX века воспринималась без энтузиазма.
