И.Р.Рассол
Проектирование
Летом 1900 года член Морского технического комитета (МТК) главный инспектор кораблестроения Николай Евлампиевич Кутейников выехал в заграничную командировку "для инспектирования кораблестроительных работ, выполняемых по заказам Морского министерства. Посещение верфей Европы и Северной Америки преследовало и вторую цель: сбор сведений о строительстве и возможностях заказа подводных лодок. Было известно, что в состав французского флота вскоре вступят четыре лодки типа "Narval", а североамериканского - шесть типа "Holland". Это значило, что зарубежные конструкторы добились заметных успехов.
В Нью-Йорке Кутейников провел предварительные переговоры с представителями "Holland-Torpedo-Boat Company" об условиях заказа подлодок российским правительством. Американцы выставили требования: постройка не менее 10 лодок по цене 170 000 долларов за каждую со сдачей в Нью-Йорке или Сан-Франциско. Ознакомиться с готовой лодкой не удалось. Во Франции результаты оказались еще более скромными: приобретение литературы по подводному плаванию. Ничем не смог помочь и С.К.Джевецкий.
По возвращении в Россию Кутейников получил письмо от компании Холланда;
цена подлодки повышалась до 190 000 долларов. Управляющий Морским министерством П.П.Тыртов счел эти условия неприемлемыми.
В ходе заграничной поездки удалось собрать довольно много технических сведений о подводных лодках. В докладе от 23 сентября 1900 года (здесь и далее все даты приведены по старому стилю) Н.Е.Кутейников предлагал: "...с таким материалом, собранным систематически в одно место, и имея в нашем распоряжении проекты г. Джевецкого..., мы могли бы и сами начать разработку вопроса о защите миноносцев водою.... Мне представляется возможным успешно проектировать и построить лодку... небольшою группой ученых специалистов..." Получив одобрение П.П.Тыртова, Кутейников начал подыскивать кандидатов. Его выбор оказался точным:
И.Г. Бубнов
Иван Григорьевич Бубнов, корабельный инженер, преподаватель Николаевской морской академии и конструктор на Балтийском заводе. За десять лет практики он зарекомендовал себя как талантливый ученый и инженер, склонный к новаторству. В середине ноября 1900 года получил назначение старшим помощником заведующего Опытовым бассейном Морского ведомства;
М.Н. Беклимешев
Михаил Николаевич Беклемишев, офицер-минер и электрик, преподаватель Минного офицерского класса, командир миноносца. В свое время закончил Николаевскую морскую академию по двум отделам: механическому и кораблестроительному. За его плечами большой опыт работ по совершенствованию минного оружия и обширные знания;
И.С. Горюнов
Иван Семенович Горюнов, инженер-механик, на год старше Бубнова по выпуску, отделенный начальник и преподаватель Морского инженерного училища; заслужил авторитет знаниями и профессиональным мастерством.
Все они в беседах с Н.Е.Кутейниковым выразили желание "добровольно и охотно" взяться за решение новой и сложной задачи. 19 декабря управляющий Морским министерством утвердил состав "Комиссии по проектированию полуподводного судна" и меры по организации ее работы. Было решено в целях секретности вести проектные работы при Опытовом бассейне, в особой комнате; заведующему бассейном А.Н.Крылову предложили оказывать делу всяческое содействие. Кроме того, МТК организовал сбор сведений по проблеме подводного плавания среди офицерского состава и инженеров флота.
Вновь образованную Комиссию возглавил И.Г.Бубнов, так как начальство справедливо решило, что "руководство... в смысле сочетания интересов разных специальностей для получения удачного целого, должно принадлежать представителю кораблестроения". Ему и передали всю наличную литературу: проспекты фирм и описания подлодок Холланда и Лэка,
"Journal du Bord", посвященный лодкам К. Губэ, французские и американские книги и статьи по подводному плаванию, множество вырезок из периодики. В распоряжение Комиссии поступили также материалы о лодках Норденфельда, Александровского, Тверского и Джевецкого.
Какую же задачу поставило перед Комиссией Морское министерство? Полуподводный миноносец (класса "подводные лодки" тогда не существовало) должен был решать относительно скромные задачи прибрежной обороны. Документа, в котором четко обозначались бы цели проектирования, пока не обнаружено, но в докладе председателя МТК И.М.Дикова намечены некоторые ориентиры: "В последнее время во Франции...,а также в Соединенных Штатах С.Америки задачу о подводном плавании упростили и свели к постройке миноносцев с довольно широким районом (более 600 миль 8-узловым ходом) и морскими качествами в надводном плавании, способных продолжить путь под водой при атаке неприятеля только на пространстве наибольшего огня скорострельной артиллерии... Представителями таких миноносцев являются во Франции "Narval" водоизмещением 106 тонн, а в Америке - "Holland" ("Adder". - Ред.), в 120 тонн водоизмещения в подводном плавании". На тактико-технические элементы этих лодок повидимому и надлежало ориентироваться создателям "полуподводного миноносца".
Но все это представляло собой лишь общие данные, и необходимо выяснить, как Комиссия пришла к тем крупным тех-ническим решениям, что составили основу будущего проекта. И поныне существует иллюзия о некоей абсолютной российской самобытности замысла и конструкции "Дельфина". Однако И.Г.Бубнов и его сотрудники прекрасно сознавали, что их цель - не изобретать заново уже существующее, а взять от него лучшее и продвигаться дальше. Поэтому они использовали все, чем объективно располагали. В этой связи возможно предположение, что Комиссия в своей работе использовала еще один важный источник.
В сентябре 1900 года "Морской сборник" опубликовал в переводе статью ка-питана датского флота Виллиама Ховгаарда "Подводные суда", где излагались основные принципы проектирования подводной лодки. Приведем важные, на наш взгляд, выдержки из этой статьи.
"Перечисленным условиям должен удовлетворять корпус лодки более 100 тонн водоизмещением... Изменение водо-измещения при различных условиях плавания не должно быть менее 10% от водоизмещения при подводном положении...
Необходимо иметь для водяного балласта не менее трех резервуаров. Один - большой, помещенный впереди подводной части (в нижней части корпуса. - Авт.)... Два меньших резервуара должны быть помещены на концах лодки для регулирования дифферента и компенсации водоизмещения при уничтожении топлива и прочих запасов...". Для надводного плавания Ховгаард предлагал легкую паровую машину, а для подводного - электродвигатель с батареей аккумуляторов. При этом, ввиду "неравенства силы" паровой машины и электромотора, предусматривался гребной винт с поворотными лопастями.
В сентябре 1900 года В.Ховгаард через русского морского агента в Германии А.К. Полиса предложил российскому правительству свой проект подводной лодки. Находившийся в Копенгагене корабельный инженер П.Ф.Вешкурцев по распоряжению П.П.Тыртова ознакомился с проектом, сделал подробные выписки и скопировал основные чертежи. В начале января 1901 года эти материалы оказались в Петербурге.
Даже беглое знакомство с чертежами показывает, что они воплощают принципы, изложенные в статье автора проекта.
Балластные цистерны расположены в оконечностях, с ними соседствуют дифферентные. Главная балластная цистерна помещена в коробчатом киле, рядом с ней- топливная. Заполнение палубной балластной цистерны переводило лодку в подводное положение. Все эти цистерны находились за пределами прочного корпуса и выполнялись равнопрочными с ним. Вентиляция концевых цистерн соединялась с вытяжной ветвью судовой вентиляции, и при погружении лодки цистерны вакуумировались, что ускоряло их заполнение. Отмеченная на чертеже ватерлиния показывает, что лодка имела ходовой дифферент на корму.
П.Ф. Вешкурцев считал, что паровая машина в проекте Ховгаарда легко может быть заменена бензомотором, и дал ему в целом высокую оценку. Тем не менее Морское министерство не решилось затратить 3000 рублей на его приобретение. Точности ради заметим, что на материалах о лодке Ховгаарда нет ни одной пометки, свидетельствующей, что с ними знакомился кто-либо из сотрудников Бубнова.
Комиссия приступила к работе. Позднее М.Н. Беклемишсв записал: "В основу проекта положено: прочность и простота устройства при значительной силе двигателей. Принципиально, для уменьшения затрат... комиссия решила строить возможно малую лодку...".
Тактико-технические элементы зарубежных подводных лодок начала XX века
|
| Подводная лодка фирмы Д.Холланда,США
| Подводная лодка "Narval" Франция
| Проект подводной лодки В.Ховгаарда Дания
| Тип подводной лодки
| Однокорпусная
| Двухкорпусная
| Однокорпусная
| Водоизмещение, т:
надводное/подводное
| 105/124
| 117/202
| 95/107
| Запас плавучести,%
| 15
| 42
| 11
Главные размерения, м:
| Длина
| 19,80
| 34,00
| 20,90
| Ширина
| 3,62
| 3,75
| 3,33
| Осадка
| 2,9
| -
| 2,40
Двигатель надводного хода:
| Тип:
| Бензомотор
| Паровая машина
| Паровая машина
| Мощность, л.с.
| 160
| 250
| 225
Двигатель подводного хода:
| Тип:
| Электромотор
| Электромотор
| Электромотор
| Мощность, л.с.
| 70
| -
| 32
Наибольшая скорость хода, уз:
| Надводная
| 8,5
| 10,0
| 10,0
| Подводная
| 6,0
| 5,0
| 5,5
Дальность плавания,миль/при скорости уз:
| Надводная
| 500/-
| 400/8,0
| 220/10,0
| Подводная
| 30/-
| 40/3,0
| 16/5,5
| Время погружения, мин.
| 3
| 12-16
| -
| Глубина погружения, м.
| 30
| 40
| 40
Вооружение:
| количество,тип торпедных аппаратов:
| 1,трубчатый
| 4,Джевецкого
| 1.трубчатый
| боезапас, торпед:
| 3
| 4
| 1
|
|---|
|
|---|
|
|---|
|
|---|
|
|---|
|
|---|
|
|---|
|
|---|
|
|---|
|
|---|
|
|---|
|
|---|
|
|---|
|
|---|
|
|---|
|
|---|
|
|---|
|
|---|
|
|---|
|
|---|
|
|---|
|
|---|
|
|---|
|
|---|
|
|---|
Последнее положение неизбежно приводило к отказу от двухкорпусной конструкции, какие бы заманчивые мореходные качества она ни сулила. Корпус миноносца был задуман очень прочным, можно сказать, "ненормально" прочным. В то время считалось, что лодка должна погружаться лишь настолько, чтобы избежать таранного удара броненосца, разумеется, с некоторым запасом. А ориентироваться и стрелять минами подлодка могла лишь из приповерхностного слоя воды. Эти простые соображения давали метров 25-30 рабочей глубины, все сверх того шло в запас прочности. А Бубнов назначил рабочую глубину подлодки 50 метров, заложив к тому же двойной (!) запас прочности, так как корпус рассчитывался на давление, соответствующее глубине в 50 морских саженей (92 м). Сделали это, разумеется, не случайно, а с целью повысить безопасность опытного корабля.
Форма корпуса подводной лодки тесно связана с его прочностью, а следовательно, и массой. Стремление к малому водоизмещению диктовало экономию массы, а минимальную массу имеет корпус в виде цилиндра. Необходимость же обеспечить плавность (обтекаемость) обводов потребовала придания корпусу формы веретена, диаметр которого постепенно уменьшался в оконечностях. Беклемишев отмечал, что при выборе формы корпуса опытов с моделями не проводили. Представляется вероятным, что обводы проектируемого миноносца выбрали близкими к обводам французской подводной лодки "Gustave Zede".
На лодке Холланда "Fulton" балластные цистерны размещались внутри корпуса, и их прочность по необходимости соответствовала заданной глубине погружения. Бубнов же решил вынести основные балластные цистерны за пределы прочного корпуса, разместив их в оконечностях (как в проекте Ховгаарда). Это обеспечивало безопасность корабля при их случайном повреждении и облегчало размещение внутри корпуса многочисленного оборудования. Новизна этого решения состояла в том, что цистерны получили облегченную конструкцию, так как при таком расположении для них не требовалась прочность, большая, чем у корпуса обычного миноносца. Это позволило существенно сэкономить массу. Позднее выяснилось, что расположению цистерн в оконечностях присущи и недостатки. Главным из них оказалось неравномерное заполнение цистерн при погружении в свежую погоду, что приводило к большим дифферентам.
Выбор двигателя для надводного хода был невелик: паровая машина или бензиновый мотор, а с учетом взглядов МТК его, собственно, и не было. Правда, И.С. Горюнов высказал предложение относительно двигателя Дизеля, но нигде в мире не выпускали тогда дизельных моторов, подходящих по габаритам и массе. Лишь в 1902 году во Франции построили первую дизель-электрическую подводную лодку "Egrette", но доводка ее машин продолжалась около трех лет. Даже заказ достаточно мощного бензомотора представлял в то время серьезную проблему; двигатели внутреннего сгорания, работавшие на легком топливе, существовали лишь чуть больше 20 лет.
Гребной электродвигатель, в силу специфических требований к нему, предстояло заказать за границей, но имелась надеж-да на аккумуляторы русского производства типа "Моноблок". Их выпускал аккумуляторный завод торгового дома "Виль-ям Бари & К°". Мощности бензомотора и гребного электродвигателя выбирались из расчета достижения заданных скоростей, которые назначались исходя из тактических представлений. В частности, считалось, что подлодки могут успешно атаковать лишь стоящие на якоре или медленно движущиеся суда, что и определяло их невысокие скорости.
В качестве вооружения приняли два минных аппарата системы Джевецкого (так называемых "откидных"), установив их наверху, в кормовой части корпуса. Думается, что главным аргументом стала простота устройства этих аппаратов - фактор немаловажный для опытной подводной лодки. Кроме того, такое решение экономило массу и облегчало размещение
внутреннего оборудования. Взрыв выпущенной по противнику мины тогда считался очень опасным для погруженной подводой лодки, и Комиссия предусмотрела средство, позволяющее миноносцу быстро всплывать после выстрела: продувание балластных цистерн сжатым воздухом. Продувание применялось и в аварийной ситуации.
Таковы некоторые отправные моменты, из которых исходила Комиссия, начиная работу.
В целом, проектирование первой подводной лодки явилось делом величайшей трудности, ведь в то время в России отсутствовали разработки по основным вопросам теории подводной лодки: остойчивости при погружении-всплытии, управляемости под водой, ходкости. Требовалось создать много принципиально новых систем и устройств, предложить методы расчета, наметить изготовителей уникального оборудования.
В феврале 1901 года, когда проектирование миноносца существенно продвинулось, поступил доклад морского агента в Берлине А.К. Полиса о возможности ознакомиться с последними лодками, строящимися в Америке компанией Холланда. Запрошенный по этому поводу И.Г. Бубнов доложил, что "было бы желательно подробно познакомиться с этими новыми лодками по построенным уже корпусам их, а также выполняемыми и проектными чертежами". Кроме осмотра Бубнов считал желательным участие в походах и погружениях. Интерес вполне закономерный: ведь Комиссия не располагала сведениями о практике исполнения многих устройств и систем подводной лодки.
В апреле удалось принципиально решить вопрос о заказе бензомотора. Его взялся спроектировать один из директоров берлинского Моторостроительного акционерного общества" Б.Г. Луцкой. Изготовить мотор в восьмимесячный срок брался германский завод Даймлера в Канштадте. Кроме того, Луцкой предложил посредничество в переговорах с американцами о командировке на завод компании Холланда русского инженера.
За время работы Комиссии проект дважды обсуждался в МТК, а в первых числах мая И.Г. Бубнов доложил о его завершении. Итоговое заседание состоялось 3 июня. Авторы представили чертежи, объяснительную записку, спецификацию корпуса и эскизные чертежи бензомотора, присланные Луцким. Комитет счел проект "настолько разработанным по корпусу, что к постройке можно приступить безотлагательно, не ожидая окончательной разработки приборов по управлению лодкой и разных деталей". Тогда же было принято окончательное решение о заказе бензомотора.
Полный комплект чертежей миноносца разработал чертежник Яковлев; впос-ледствии он много лет был сотрудником Бубнова по отделу подводного плавания Балтийского завода.
Помимо чертежей важной характеристикой любого проекта корабля является таблица нагрузки масс. А сравнение проектной нагрузки с построечной позволяет увидеть, как изменился первоначальный замысел конструкторов.
В объяснительной записке авторы проекта отменили, что большой запас водоизмещения (около 20%) взят на случай изменений, небходимость в которых может выясниться при постройке и испытаниях миноносца. Важно и то, что в проектной нагрузке большинство разделов (кроме корпуса) показаны с избытком. Это говорит о предусмотрительности проектантов, которые учли, что при опытной постройке массы практически неизбежно возрастают.
Обратимся к проектным чертежам. Корпус миноносца состоял из центрального прочного блока и легких оконечностей, в которых разместились балластные цистерны. С балластными соседствовали дифферентные цистерны, а в центральной части корпуса поместили прочную "среднюю" цистерну в виде вертикального цилиндра, над которой расположили кол-пак входного люка с приводом из двух кремальер. Бросается в глаза отсутствие на чертежах рубки, которая появилась при постройке лодки. Возможно, так отразилось стремление уменьшить силуэт лодки, ведь и французские и американские аналоги имели очень небольшие рубки. О невозможности управления лодкой при ходе в свежую погоду тогда еще не думали.
Представление о конструкции корпуса дает сечение по миделю. Обшивка прочного корпуса толщиной 8 мм подкреплялась наружными шпангоутами Z-образного профиля и внутренними продольными ребрами, образующими клеточную систему. Кроме того, изнутри но пазам обшивки пропускались усиленные стрингеры таврового профиля. Для изготовления обшивки и набора И.Г. Бубнов выбрал высокопрочную никелевую сталь. Наружное расположение шпангоутов усложняло монтаж листов обшивки, поскольку требовало специальной оснастки. Зато упростилась сборка деревянной обшивки прочного корпуса, состоящей из двух слоев брусков из лиственницы, проконопаченных и окрашенных. Деревянная рубашка обшивалась тонким оцинкованным железом и служила для придания корпусу обтекаемых обводов и защиты его от случайных повреждений.
Для управления лодкой по курсу служил вертикальный руль из двух перьев, для управления по глубине - три пары горизонтальных рулей. Система погружения и всплытия включала носовую ("черную"), среднюю и кормовую ("красную") балластные цистерны. "Красная" цистерна состояла из четырех отделений и могла использоваться как топливная (3360 кг бензина). Цистерны заполнялись самотеком через кингстоны, а вентилировались внутрь лодки через клапаны. В состав осушительной системы входили клапанные коробки, поршневая трюмная помпа с электроприводом, установленная в районе бензомотора по левому борту, и малая ручная помпа.
Носовая дифферентная ("белая") и кормовая ("синяя") цистерны соединялись водяными и воздушными трубопроводами, перегон воды производился при помощи насосов осушительной системы. Переборки этих цистерн выполнялись равнопрочными основному корпусу подводной лодки.
Вентиляционная система состояла из вдувной и вытяжной магистралей, на которых устанавливались электровентиляторы. На магистралях имелись отростки, снабженные регистрами, посредством которых можно было регулировать поступление свежего и отбор испорченного воздуха. Специальная батарейная вентиляция отсутствовала. В носовой части лодки установили высокий воздухозаборник.
Воздух высокого давления обеспечивал электрокомпрессор, наполнявший баллоны ("воздухохранители"), размещенные в трюме основного корпуса.
Топливная система включала четыре отделения "красной" цистерны (она же балластная) и две цистерны, расположенные побортно у бензомотора. Общий запас бензина составлял 5,3 тонны.
Однорядный шестицилиндровый бензиновый двигатель системы Луцкого должен был развивать мощность до 300 л.с. при 600 об/мин. В корму от него размещался гребной электродвигатель мощностью 120 л.с. при 300 об/мин. Моторы разделяла кулачковая муфта. Понижающая передача из пары зубчатых колес с отношением 1:4 соединяла промежуточный вал с гребным. Упорный подшипник крепился на кормовой переборке. Гребной вал проходил в дейдвуде, на его хвостовик монтировался четырёхлопастный гребной винт.
Гребной электродвигатель и прочие электроустановки получали энергию от батареи аккумуляторов, состоящей из пя-тидесяти элементов типа "Моноблок" общей емкостью 5000 А/ч. Аккумуляторы установливались в несколько ярусов на специальных стеллажах в носовой части основного корпуса.
Минные аппараты Джевецкого для мин Уайтхеда образца 1898 года (имевших дальность хода всего 8 кб) управлялись изнутри прочного корпуса приводами. Для стоянки лодки под водой служил специальный якорь с вьюшкой и лебедкой.
Примерно с такой степенью подробности рисуют облик "полуподводного миноносца" дошедшие до нас чертежи эскизного проекта и описание. Многое прояснило и изменило строительство корабля, его испытания и освоение.
Основные тактико-технические элементы миноносца № 113 выглядели следующим образом:
|
|
|
|---|
Водоизмещение, т:
| надводное
| .........113,0
| подводное
| .........135,5
| Запас плавучести, %
| .........16,6
Главные размерения, м:
| длина
| .........20,00
| ширина
| .........3,66
| осадка
| .........2,90
Двигатель надводного хода:
| тип
| .........бензиновый мотор
| мощность, л.с.
| .........320
Двигатель подводного хода:
| тип
| .........электродвигатель
| мощность, л.с.
| .........138,6
Скорость хода наибольшая, уз:
| надводного
| .........9
| подводного
| .........6
Дальность плавания, миль/при скорости, уз:
| надводная
| .........400/6
| подводная
| .........35/4
| Глубина погружения, м
| .........50
| Время погружения, мин
| .........10
| Вооружение, минных аппаратов Джевецкого
| .........2
|
|---|
|
|---|
|
|---|
|
|---|
|
|---|
|
|---|
|
|---|
|
|---|
|
|---|
|
|---|
|
|---|
|
|---|
|
|---|
|
|---|
|
|---|
|
|---|
|
|---|
|
|---|
|
|---|
|
|---|
|
|---|
|
|---|
|
|---|
Между тем, в середине июля Б.Г. Луцкой сообщил, что спуск новой подлодки Холланда уже запланирован и русского представителя ожидают в августе. По предложению председателя МТК Ф.В. Дубасова в Америку направили М.Н. Беклемишева. Прибыв в Филадельфию, он выяснил, что лодка еще не готова. Там же, на заводе Крампа строился для русского флота броненосец "Ретвизан". Его командир Э.Н. Щенснович и наблюдающий корабельный инженер П.Е. Черниговский, используя свои связи, помогли Беклемишеву ознакомиться с лодками, строящимися на заводе компании Холланда. Но объяснений при этом хозяева не давали и чертежей не показывали.
Только в сентябре новую подлодку, получившую имя "Fulton", подготовили к погружению без хода. Русский морской агент в Америке барон Ферзен выхлопотал для Беклемишева разрешение на осмотр лодки и участие в пробном погружении. Но попрежнему ни объяснений, ни чертежей американцы не давали, что и не удивительно: ведь соглашение о постройке десяти подлодок для России так и не состоялось. Попутно выяснилось, что посредничество Луцкого было фикцией, рассчитанной на получение комиссионных. Настоящих связей с компанией Холланда он не имел и помочь ничем не мог. И все же в результате командировки появился запас чисто практических сведений, так нужных для детальной разработки устройств "полуподводного миноносца".
