Первые подводные лодки
Идея подводных кораблей известна с античных времён. Существуют предположения, что в 4 веке до н. э. Александр Македонский использовал нечто похожее на водолазный колокол в котором он опускался под воду. Об этом событии сохранились свидетельства на картинах более позднего времени.
В 1578 году, Уильям Борн, изложил в своей книге «Inventions or Devises» концепцию подводного транпортного средства. Он предложил закрытое судно способное погружаться под воду за счёт уменьшения объёма.
В 1620 году, Корнелиус Дреббель, используя труды Уильяма Борна, построил подводную лодку из дерева, обтянутого кожей.
В 1720-1721 годах, Ефим Никонов по указанию Петра I построил сперва модель, а затем, в 1721-1724 годах и полноразмерное подводное «Потаённое судно», ставшее первой российской подводной лодкой.
Все три ипытания, прошедшие на Неве закончиль неудачей, а после смерти Петра изобретатель был сослан в Астрахань. На том всё и закончилось.
Слева виден гарпун, с его помощью предполагалось протыкать вражеские корабли, а «колокола» по периметру, это грузила.
Первой военной подводной лодкой была «Turtle». Её построил американский инжинер Девид Бушнелл в 1776 году.
С помощью этого приспособления планировалось прикреплять взрывчатку к кораблям противника.
Наутилус
Общее название трёх подводных лодок, построенных в 1800—1804 годах по проектам американского инженера Роберта Фултона. Наутилус принято считать первой практической подводной лодкой.
Ictineo II
Ictineo II — первая паровая подводная лодка.
Построена в 1865 году испанским инженером Нарсисом Монтуриолем из Каталонии.
На лодке стоял паровой двигатель с двумя источниками тепла. Стадартная топка с углём ипользовалась когда лодка плавала по поверхности, а для движения под водой Монтуриолю пришлось изобретать первый воздухонезависимый двигатель, основаный на химической реакции различных веществ при которой выделяется достаточное количества тепла для разогрева котла. Ведь если под водой затопить печку, то воздух быстро выгорит и далеко не уплывёшь.
Resurgam
В 1878 году Джордж Гарретт британский священник и изобретатель, построил лодку оснащенную паровым двигателем замкнутого цикла.
Основное время лодка плавала на поверхности, а во время атаки убиралась труба и лодка ныряла под воду. Двигаться под водой лодка могла пока хватало пара в котлах, и проплывала таким образом около девяти километров. Из-за этого кстати внутри стояла адская жара.
Не смотря на то что первый экземпляр этой лодки утонул, она заинтересовала шведского промышленника Торстена Норденфельта, пожелавшего профинансировать строительство подлодок.
Вместе с Гарреттом они построили один экземпляр для Греции, два для Турции и один для России. До России лодка кстати не доплыла, по пути она села на мель и русские отказались платить.
Характерные формы явственно свидетельствуют о назначении лодки, она создавалась для нанесения пробоин кораблям противника.
K class submarines
K class submarines — серия английский паровых подводных лодок разработаных в 1913 году.
В 1918 году, английское адмиралтейство заказало шесть лодок K23 — K28, но в связи с окончанием Первой мировой войны, надобность в них отпала.
Тем не менее, одна лодка (К26) всё-таки была достроена в 1923 году.
Лодка была оснащена паровой турбиной, а топливом служил мазут.
В 1931 году лодка была продана на металлолом.
До появления первой американской атомной подлодки (1954 год) USS Nautilus (SSN-571), нигде в мире больше не строили паровые подводные лодки.
На атомных подлодках в качестве силовой установки используются паровые турбины, а источником тепла является ядерный реактор.
Да здравствуют паровые катера
В доль поросших тростником живописных берегов озера Уиндермир, одного из крупнейших в Северной Англин, скользит необычное судно. Его изящный корпус со значительной седловатостью, клипперским форштевнем и вытянутым кормовым свесом выкрашен в черную краску и выглядит как крупная модель корпуса «винджаммера» середины прошлого века. Легкая белая рубка, расположенная в средней части, и стройная, откинутая назад черная дымовая труба придают судну чопорность, свойственную клерку солидного лондонского банка. Движение судна сопровождается негромким ритмичным попыхиванием пара в золотниковой коробке, истечением легкого облачка белесого дыма из высокой трубы и образованием едва заметной кильватерной дорожки на гладкой поверхности озера. Скорость судна покажется современному водномоторнику незначительной — всего около 8 км/ч; однако просто неэтично осуждать за тихоходность это достаточно тяжелое судно длиной 12,5 и шириной 1,95 м, созданное. 128 лет тому назад и приводимое в движение одноцилиндровой паровой машиной, построенной в то же время.
Название этого катера — «Долли». Он числится в Книге рекордов Гиниесса старейшим из существующих иыие в мире судов с механическими установками. Причем до настоящего времени катер способен самостоятельно совершать непродолжительные рейсы по озеру, вызывая всеобщее удивление и восторг наблюдателей. Обычно за штурвалом «Долли» можно видеть Джорджа Паттинсоиа — человека, давшего вторую жизнь этому удивительному судну.
Семейство Паттинсонов, проживающее в городке Уиндермир, уже в течение многих лет увлеченно занимается поисками, реставрацией и коллекционированием старинных паровых разъездных катеров, которыми в век господства пара на воде был весьма богат Озерный край. Суда, собранные Паттинсонами, составили ядро коллекции Музея паровых судов (Стимбот Мьюзиум), торжественно открытого в Уиндермире 18 мая позапрошлого года наследником британской короны, принцем Уэльским Чарлзом. Большую половину своей жизни «Долли» провела. на дне оз. Эллсуотер, где была затоплена в 1896 г. Только через 65 лет судно обнаружили аквалангисты на самом краю донного обрыва озера.
В 1962 г. «Долли» удалось поднять на поверхность. После очистки от ила и грунта катер перевезли в Уиндермир. Здесь деревянный корпус (сосновая обшивка вгладь на дубовом наборе) подвергся медленной сушке, чистке и пропитке консервирующими составами. Странно, но время и вода не смогли уничтожить машину катера, имеющую диаметр цилиндра 177 мм и ход поршня такой же величины. Болты, крепящие крышку котла паровой машины, были сняты при помощи гаечного ключа, обнаруженного в корпусе поднятого катера. Удивительнее всего то, что после сложной и кропотливой работы по удалению следов коррозии и пригонки движущихся деталей, паровую машину «Долли» удалось полностью реставрировать и пустить в ход!
Весьма ценным и интересным является и другой экспонат музея — крупная двухвинтовая паровая яхта «Эсперанс», построенная в 1869 г. на р. Клайд в Шотландии для крупного промышленника X. У. Шнайдера, имевшего дом на оз. Уиндермир и использовавшего это судно как разъездной катер: ему ежедневно приходилось пересекать озеро, добираясь до ближайшей железнодорожной станции. Корпус яхты длиной 19,8 и шириной 3,05 м был изготовлен из железа высшей марки, поставлявшегося заводами Шнайдера. Гладкость наружной поверхности корпуса обеспечивалась применением стыковых соединений на внутренних подкладках и заклепок с потайными головками. Острый наклонный форштевень судна был спрофилирован для хода по легкому льду озера. Скорость яхты достигала 22,5 км/ч.
Со вкусом отделанная каюта владельца «Эсперанс», заинтересовала Би-Би-Си — создателей телефильма о капитане Флинте; яхту использовали для съемок сцен, происходящих в каюте Флинта.
Как предполагают знатоки, «Эсперанс» является первой в истории судостроения двухвальной яхтой. Любопытно, что затонувшую в 1941 г. в оз. Уиндермир «Эсперанс» поднял отец Дж. Паттинсона. Яхту можно использовать по назначению и до настоящего времени.
Более молодым катером является «Брэнксом», построенный в 1896 г. Судно имеет открытый спереди корпус длиной 15,35 и шириной 2,75 м, кормовое расположение рубки и паровую машину «компаунд» с котлом локомотивного типа; диаметры цилиндров машины 189 и 351 мм.
Корпус катера, выполненный из тика и, частично, ореха, очень хорошо сохранился и позволяет даже сейчас развивать скорость до 22 км/ч. Интерьер рубки оформлен в лучших традициях викторианской эпохи и включает зашивку из красного дерева и ореха, ковры, мебель с бархатной обивкой, мраморный умывальник и паровую плиту с кипятильником. Как плита, так и санитарная система на борту катера работают до сих пор исправно. Катер нередко используется для прогулок. Даже герцог Эдинбургский Филипп воспользовался этим оригинальным плавсредством для ознакомления с озером.
Среди паровых судов, собранных в музее, есть несколько менее крупных судов. Экспонируется, например, 106-летняя баржа «Рэвн», использовавшаяся для перевозки пассажиров и грузов на озере с 1871 г. Машина, установленная на барже при ее постройке, работает по сей день.
Но не следует думать, что удел паровых катеров в Англии — представлять в музеях минувшие эпохи технической эволюции. Отнюдь нет. Принято считать, что англичане ревностно охраняют старые традиции, уважительно относятся к различным памятникам прошлого и в значительной мере склонны к снобизму. Эти национальные черты, видимо, обусловливают популярность в стране таких видов водного туризма и спорта, как путешествия на специальных судах по старинным каналам и внутренним водным путям, создававшимся еще в эпоху первой промышленной революции, гонки на старинных парусных яхтах с гафельным вооружением, плавание на катерах и яхтах архаических конструкций. Достойное место среди этих увлечений начинает занимать и плавание на катерах с паровыми машинами, использующими в качестве топлива уголь. Ностальгия по эпохе паровой машины начинает проявляться, таким образом, не только на узкоколейных железных дорогах.
Подтверждением может служить возникновение в городке Бомэрис (на острове Энглсей, Северный Уэльс) предприятия по постройке лодочных паровых машин мощностью около 7 л.с.
Идея самостоятельной постройки первой такой машины пришла в голову жителю этого городка — Хью Джонсу, когда он реставрировал корпус старого парового катера, а подходящую паровую машину подыскать не удавалось. Джонс самостоятельно начал строить сразу три двухцилиндровые машины, предполагая продажей двух из них окупить расходы на изготовление машины для своей лодки. Диаметры цилиндров были выбраны 57 и 114 мм, ход поршня — 101 мм. Золотниковая система парораспределения была снабжена реверсивным приводом Стефенсона. При давлении пара, подаваемого от котла, в 10,6 кгс/см2 машина должна развивать мощность около 7 л. с.
Успешно продав первые две машины, Джонс взялся за изготовление следующих 12 машин, а когда закончил и эту работу, то имел заказы на производство еще 20 (в том числе, и для поставки за пределы Великобритании). Сейчас предприятие Хью Джонса процветает, так как количество желающих путешествовать на настоящих паровых катерах растет.
На примере одного счастливого обладателя совсем маленького парового катера, проживающего на берегах Темзы, можно проследить, с каким упорством добиваются такие энтузиасты своей цели. Располагая паровой машиной «компаунд» (диаметры цилиндров 125 и 202 мм; мощность 6—7 л. с. при 200 об/мин и давлении пара 8,5 кгс/см2), построенной где-то на стыке веков, он долго подыскивал подходящий корпус; найдя такой в г. Ричмонде, перегнал его вверх по течению Темзы на 70 км до г. Харлей на временно установленном автомобильном моторе и с дополнительными шпангоутами из стального угольника.
В Харлее на верфн старинную лодку, построенную в начале нашего века, приводили в надлежащий вид практически в течение трех лет: сняли старую защитную медную обшивку, заменили часть дубового набора, отремонтировали тиковую обшивку корпуса, отделали кокпит тиком и красным деревом, обшили корпус новыми медными листами. Затем установили машину, рассчитали и отлили из бронзы гребной винт диаметром 550 мм. Выполнение этой квалифицированной и сложной работы потребовало больших затрат труда и средств.
Но вот все трудности позади, и владелец, не слишком удобно разместившись на лакированной банке под легким навесом, гордо бороздит на своем «пароходике» воды Темзы, подбрасывая время от времени кардиффского уголька в топку котла, точно в старые добрые времена. А лодку он назвал «Дуэт» что может символизировать испытанный временем дуэт угля и пара.
Итак, как может убедиться читатель, пар еще обладает притягательной силой!
Идея постройки парового катера зародилась у нас с отцом — Георгием Владимировичем — где-то в середине 70-х годов. Возникновение этой идеи, насколько помню, никак не было связано с какими-либо серьезными соображениями. Просто захотелось построить свой маленький пароход. К тому времени мы имели опыт постройки уже нескольких катеров с ДВС, в том числе — "саней Фокса" (возможно, их еще помнят старые читатели "КиЯ" — проект публиковался в №61 за 1976 г.). Когда мы начинали проектировать для катера машину, то чертежей именно катерных паровых машин у нас не было, да и вся имеющаяся информация о них сводилась к небольшой статье в "КиЯ" о клубе старинных паровых катеров в Англии, на озере Уиндермир. Но отец очень любил и хорошо знал паровозы — и отнюдь не понаслышке, так как до войны отработал два года помощником машиниста. Потом была война, фронт, участие в освобождении Норвегии, Польша, Германия, а после войны только один адрес работы — плаз завода Жданова — Северной верфи. Но любовь к пару осталась.
Несмотря на работу на крупном судостроительном предприятии, судовых паровых машин мы так и не видели (если не. считать машины заводского работяги — буксира "Богатырь"), и Георгию Владимировичу пришлось начать проектирование, можно сказать, с нуля. Отец работал с самыми сложными судостроительными чертежами, но с машиностроением не сталкивался. Пришлось знакомиться с деталями машин и технологией машиностроения, допусками и обозначениями, чтобы выпускать грамотные чертежи.
Естественно, была выбрана самая простая машина прямого действия, одноцилиндровая с плоскими золотниками и диаметром цилиндра всего 115 мм. Сначала была изготовлена действующая модель в натуральную величину, которая прекрасно работала на сжатом воздухе. Интересно то, что модель была целиком изготовлена из дерева,только в деревянный цилиндр для прочности был вставлен кусок трубы. Движущиеся части были скреплены болтами, видными на фото. Модель развивала до 200 об/мин.
При изготовлении настоящей паровой машины самое трудное было изготовить где-то стальную отливку цилиндра с внутренними каналами. В то время нигде и ничего нельзя было сделать официально. Например, на просьбу продать лист стали ответ был один — "не положено". Это касается не только машины.
С котлом было еще сложнее — это тяжелая габаритная сварная конструкция. Был спроектирован огнетрубный вертикальный двухоборотный котел ПОК-1. Обозначение расшифровывалось, как "парогенератор огнетрубный Клокова". В котле 101 жаровая трубка. Площадь нагрева — 5.61 м 2 . Расчетная паропроизводительность — 57.1 кг пара в час. Котел был сделан с большим за пасом прочности — толщина стенок бочки составляла 12 мм. После сварки конструкцию отпустили в печи, чтобы освободить от сварочных напряжений.
Топливо — дрова или уголь. Когда шли на дровах, подкладывать чурки приходилось практически без перерыва!
Питание забортной водой — через самодельные питательный клапан и инжектор. Была попытка питать котел ручным насосом (обычная одноцилиндровая помпа с длинной ручкой), но работать им оказалось очень тяжело и от него отказались Сечение питательного клапана оказалось слишком малым, так что поставили вместо него "фирменный" с большим сечением. Самодельный инжектор заменили на насос Вортингтона — поршневую питательную "донку" с диаметром паровых цилиндров 60, а водяных 30 мм, хотя к тому времени уже были приобретены фирменные инжекторы (довольно маленькие — № 7). Кстати, инжектором питать котел выгоднее, чем донкой, так как он подает уже подогретую воду.
Контроль за уровнем воды осуществлялся через водомерную колонку со стеклом Клингера; имелись также 3 водопробных краника.
Для увеличения тяги в трубе стоял паровой форсун — согнутая по кругу труба с маленькими дырочками для выхода пара.
Вся эта паровая силовая установка была смонтирована в корпусе дюралевого клепаного вельбота. Длина его по палубе равнялась 8.5 м, ширина — 2.6 м, высота борта на миделе — 1.05 м. Новый, более подходящий корпус сделать уже не было ни сил, ни средств. Правда, корпус этой спасательной шлюпки немецкой постройки (с теплохода "Палех") имел не такие тупые обводы носовой части, как у теперешних спасательных шлюпок.
При большом весе котла с машиной самой логичной была бы их установка на миделе, но мы (особенно я) хотели иметь и каюты, чтобы можно было с комфортом ходить в походы. Поэтому было принято решение сместить машинную установку в корму. Это привело к созданию довольно оригинальной архитектуры катера, когда рулевая рубка стоит в самой корме, а между нею и носовой надстройкой расположен неглубокий средний кокпит. Тогда мы не видели ни одного катера с такой архитектурой.
Надстройки были склепаны из легкого сплава. Кап машинного отделения на корме оканчивался очень близко от ахтерштевня, поэтому для увеличения площади кормовой палубы мы сделали небольшой "кринолин". Прямой форштевень вельбота был изменен накладными плашками из толстого АМг, и стал напоминать клипперштевень старинных парусно-паровых судов. Сверху на клипперштевень наложили дюралевую "доску" с релингом.
Форпика не было. В носу была оборудована спальная каюта, за ней — небольшая кают-компания; спальные места в кают-компании размещались в "гробах", которые выходили в угольную яму (по бокам от нее). Над угольной ямой и располагался небольшой кокпит, настил которого был поднят почти до уровня бортов. В кокпите под ногами имелся небольшой люк для загрузки топлива. Дальше в корму стояла рубка, в ней топкой вперед был закреплен котел, за ним — машина. Дверь для входа в рубку из кокпита была прорезана в лобовой стенке рубки. Под дверью (в переборке, прямо перед топкой) имелся люк для доступа в угольную яму — к топливу, а на крыше рубки — изготовленная из легкого сплава стилизованная прямоугольная дымовая труба с козырьком и паровым свистком. Труба откидывалась для прохода под мостами.
В каютах имелись паровые чугунные грелки.
Машинная установка прекрасно работала на берегу на всех режимах — как на переднем, так и на заднем ходу. А вот проба на воде с нагрузкой кончилась неудачей: поработав несколько минут, машина останавливалась. Пока выясняли причину, давление быстро росло, начинали "играть" клапана, пар вырывался с сильнейшим ревом. (Кстати, мы опасались поднимать давление в самодельном котле выше 6-7 атм.) Причиной остановки машины оказалось слабое крепление цилиндра к вертикальному фундаменту — сила действовала большая, его перекашивало. Цилиндр крепился сверху и снизу на двух поясках из толстой стали, которые обхватывали его с одной стороны лишь где-то на половину диаметра. Попытки исправить дело полумерами ни к чему не привели — нужен был новый фундамент. Начали резать, варить и т.д. Конечно, отец решил бы и эту проблему — довел бы дело до конца, но тут мне подвернулась готовая двухцилиндровая паровая машинка. Это была реверсная машина с 800-сильных морских буксиров финской постройки: она висела на огромной главной паровой машине и обеспечивала перевод ее кулисного механизма, т.е. реверсирование. Ее мы и установили на катер вместо своей. Это была современная паровая машина. Не помню диаметр ее цилиндров, по-моему, 70 мм. Кулисного механизма не было, реверсирование осуществлялось за счет поворота круглых золотников вокруг своей оси. Машина была изношена и рассчитана на давление в 16 атм; именно такое давление, как мне сказали, было на том судне, где она работала.
Теперь машина исправно работала, обеспечивая катеру скорость 4-5 км/ч, но оказалась недостаточной паропроизводительность котла, хотя по нашим расчетам он должен был давать пару с избытком. Конечно, установка этой случайной машины была ошибкой, осуществленной не без моей помощи. Вряд ли она подходила для работы на имевшемся низком давлении, да были у нас еще и подозрения по поводу большой потери пара в золотниках из-за излишней сложности конструкции. Так или иначе, но пару не хватало, и примерно через каждые 2 км пути нашего парохода давление садилось, приходилось останавливать катер и набирать пара вновь.
Осуществление идеи постройки парового катера заняло уже более 15 лет жизни, а ведь нам так хотелось походить. Кончилось дело тем, что паровая установка была снята и заменена подходящим дизелем.
В ноябре 1994 г. после тяжелой болезни ушел из жизни главный конструктор и вдохновитель этой идеи. Георгий Владимирович, несмотря на все уговоры редакции "КиЯ", отказывался писать о своем опыте, так как считал, что это можно было бы сделать только в случае стопроцентного успеха.
К сожалению, вместе с ним ушли многие конкретные данные о котле и машине, о которых мог подробно и аргументированно рассказать лишь сам конструктор.
На борту нашего парового катера названия не было — до этого дело так и не дошло, но Георгий Владимирович хотел бы назвать его "Западная Лица". Эта речка катит свои воды по каменистому руслу далеко за Полярным кругом, километров за 70-80 от Мурманска в сторону границы с Норвегией. Там, в "Долине смерти", на высоте 314.9 отцу довелось воевать в годы войны. Сейчас эта долина среди каменных сопок переименована в Долину Славы, а на этой самой высоте 314.9 стоит обелиск. До сих пор гранитные склоны сопок усыпаны ржавыми осколками мин и снарядов. Но название "Западная Лица" все-таки есть — оно написано на борту нашего нового 12-метрового катера — последнего проекта отца. Правда, это уже дизельный катер, и другая тема для для разговора.
От себя хочу лишь добавить, что когда мы искали для своей машины арматуру, насосы, клапана, я много общался со старичками-паровиками, и все они всегда говорили о паровых машинах с большой любовью. Никакой грохочущий дизель с паровой машиной не сравнится. Тепло, тишина, запах разогретого масла, размеренно ходят мотыли, лоснятся маслом параллели, машина обычно чуть постукивает — все это вселяет чувство полнейшей надежности. Никаких сложных запчастей, никаких реверс-редукторов — ломаться практически нечему! А чего стоит паровой свисток, который сначала отплевывается кипяточком, а потом выпускает столб белоснежного пара и пронзительно свистит.
И еще. К пару надо относиться серьезно — это не сжатый воздух. Однажды я забыл закрутить гайку на питательном клапане и стал поднимать в котле давление. При повороте ручки клапана и давлении не более 1-1,5 атм гайка вместе с ручкой и сальниковой набивкой взлетела в потолок, в рубке полопались стекла, а у меня потом слезла кожа на руке.
Разговоры о низком КПД паровой машины применимы, на мой взгляд, к большим океанским судам с тысячесильными машинами, а никак не к маленьким паровым катерам. Сейчас на основе приобретенного опыта и при наличии многочисленной литературы я многое бы сделал по-другому. Для тех, кто захочет этим заняться, могу сказать одно — дело стоящее! Времена изменились. Можно, видимо, ознакомиться с иностранными прототипами и оптимальными решениями, а не идти путем проб и ошибок. В заключение хочу сказать, что любовь к паровым машинам останется у меня на всю жизнь.
Источник: