Подводная лодка И. Ф. Александровского
Подлодка Александровского в историю отечественного кораблестроения вошла как первая подводная лодка, имеющая механический двигатель. Все подводные лодки, которые были построены до нее, в движение приводились мускульной силой экипажа.
Иван Федорович Александровский родился в Митаве в 1817 году в семье мелкого чиновника. С детских лет Иван Федорович проявлял способности к живописи, достигнув в данной области больших успехов. Приехав в Петербург, Александровский стал учителем рисования, продолжив совершенствоваться в живописи. В начале 1850-х гг. Александровский участвовал в нескольких академических выставках, где его работы были удостоены высоких оценок; он считался видным художником. Для того чтобы иметь средства к существованию, Александровский открыл фотографию которая считалась в Петербурге лучшей. Однако не фотография или живопись определили его жизненный путь. И.Ф. Александровский настойчиво изучал физику, механику, химию, математику и был в области фототехники известным изобретателем. Воодушевленный патриотическим желанием оказать помощь Российскому флоту, Александровский приступил к конструированию подводной лодки. Мысль о постройке подлодки возникла у Ивана Федоровича в 1853 году, когда будучи в Англии по делам фотоателье он, увидел грозный флот, стоящий на рейде и готовившийся к нападению.
Александровский, возвратившись на родину, начал разработку своего проекта. Вскоре узнав, что подлодку уже строит Бауэр, Иван Федорович прекратил работу «боясь подвергнуться нареканию в подражании и несамостоятельности». Но в 1856 году Александровскому удалось увидеть подлодку Бауэра в Кронштадте, и она ему показалась весьма несовершенной. Доработав собственный проект, Александровский его предложил царскому правительству. Проект рассмотрел Морской Ученый комитет и для практического применения был признан несовершенным. Учтя замечания комитета, изобретатель внес в проект несколько усовершенствований и вновь представил его к рассмотрению. Только 6лагодаря настоянию Бурачка С.О., известного инженера-кораблестроителя, Ученый комитет вновь ознакомился с проектом в мае 1862 года. Стоит отметить, что рассматривая проект Александровского, Бурачек С.О. выдвинул ряд оригинальных идей, совокупность которых могла составить основу для нового проекта. Например, Бурачек предлагал:
- заменить руль и гребные винты «сквозными водопротоками», то есть гидрореактивными движителями;
- предать корпусу в поперечном сечении более низкую и широкую форму (сделать ее близкой к эллипсу);
- пневматическую машину заменить паровой турбиной с герметическим водотрубным котлом своей конструкции;
- применить горизонтальные выдвижные рули, установленные в районе миделя.
Александровский И.Ф. отказался использовать в своем проекте предложения Бурачка. Морской Ученый комитет 14 июня одобрил проект Александровского, однако было указано, что Морское министерство не имеет средств на постройку подводной лодки.
После длительных хлопот Александровский смог добиться получения 140 тыс. рублей на осуществление проекта. Балтийскому заводу 18 июня 1863 года выдали заказ на постройку судна, а в мае 1866 году лодку закончили. Размеры лодки составляли: длина около 33 м, наибольшая ширина 4 м, высота около 3,6 м, водоизмещение 355 тонн. Поперечные сечения подводной лодки имели форму обращенного вершиной вверх треугольника с выпуклыми сторонами. Данную форму корпуса изобретатель предложил для замедления погружения.
Для движения подлодки устанавливались воздушные машины (двухвальная установка), для работы которых сжатый воздух хранился в 200 баллонах (стальные толстостенные трубы диаметром 60 миллиметров). В баллоны вмещалось приблизительно 6 м3 воздуха при давлении 60-100 атмосфер. По расчетам изобретателя запаса воздуха должно было хватать на 30 миль плавания. Часть отработавшего воздуха из воздушных машин поступала внутрь лодки для дыхания; избыток давления стравливали за борт через специальную трубу, оснащенную невозвратным клапаном, который препятствовал попаданию воды в машины при их остановке под водой. Для пополнения запаса воздуха на подводной лодке имелся спец. компрессор высокого давления, который был сконструирован Барановским С.И. (впервые в России).
В нижней части лодки для погружения была устроена 11 м3 балластная цистерна, в которую принималась забортная вода в количестве, необходимом для практически полного погашения плавучести лодки. Всплытие на поверхность осуществлялось за счет продувания водяного балласта при помощи сжатого воздуха; цистерна была способна выдерживать на давление 10 кг/см. На лодке, кроме балластной цистерны, имелся прочный цилиндр, имеющий поплавковый указатель уровня воды; в этот цилиндр вода принималась после заполнения балластной цистерны, погашая остаточную плавучесть (прообраз уравнительной цистерны современных подводных лодок).
Для удержания лодки при подводном ходе на заданной глубине Александровский предусмотрел два кормовых горизонтальных руля. Вертикальный руль предназначенный для управления в горизонтальной плоскости имел форму, обычную для судов того времени. Приводы вертикальных и горизонтальных рулей располагались внутри подлодки.
Александровский впервые в России использовал на своей подлодке магнитный компас. Для исключения влияния окружающего железа компас расположили в носовой части судна, изготовленной из красной меди; прибор работал удовлетворительно. Также же, в носовой части устроили специальную камеру для выхода водолаза при подводном положении; в это время лодка удерживалась подводными якорями.
Вооружение лодки – две связанные между собой тросом плавучие мины; всплывая, мины должны были охватывать киль корабля противника (при условии, что подлодка будет находиться под кораблем). После отдачи мин подводной лодке необходимо отойти на безопасное расстояние и подорвать мины по проводнику гальваническим током; взрывчатое вещество воспламенялось от накала проволоки.
На случай аварии, для возможности подъема лодки собственными средствами, Александровский предусмотрел легкие понтоны, выполненные в виде кожаных мешков, размещенных в верхней части подводной лодки. К этим мешкам подводился сжатый воздух из баллонов. При поступлении в мешки воздуха их объем увеличивался, создавая плавучесть, достаточную для подъема судна.
Владельцы Балтийского завода должны были завершить постройку судна к 1 сентября 1864 года, однако договорных условий не выполнили; лодку спустили на воду только в 1865 году, причем она имела много разных недоделок. Так, например, гребные винты были изготовлены без защитного ограждения; люк водолазной камеры не закрывался герметически, давая течь; рычаг, предназначенный для отдачи мин, вовсе не изготовили – изобретатель был вынужден сделать его самостоятельно. Для испытаний лодка была переведена в Кронштадт. Александровский проверил исправность работы механизмов и 19.06.1866 начал в Средней гавани испытания на погружение. Однако Александровского ждали новые трудности. Вот что изобретатель писал об этом:
«К моему крайнему прискорбию, по новости дела, спуститься со мною под воду в лодке никто не решался. После тщетного увещевания, я принял решение спуститься один, хотя и понимал, что справляться со всеми приспособлениями в подлодке было чрезвычайно опасно и трудно; но к моему счастью некто Ватсон, мастер завода Макферсона, изъявил желание осуществить спуск со мною».
Первое погружение подводной лодки Александровского прошло не совсем благополучно.
«После спуска под воду на 6 футов, я остановил лодку, продержав ее в таком положении около 20 минут. В течение данного времени лодка стояла совершенно неподвижно.
Вполне довольный этим первым шагом я подготовился к поднятию судна, как вдруг раздался треск, все свечи и лампы моментально потухли, и мы очутились в полном мраке. Ватсон закричал, что произошел разрыв воздушной трубы. Приказав ему отправиться и открыть носовой люк, я на ощупь продолжал приготовления к подъему, однако в темноте видеть манометра не мог и потому не знал, какое впущено в водяную цистерну давление воздуха. Когда мне удалось открыть водяной кран, лодка мгновенно всплыла на поверхность, сделалось светло, однако страшный треск продолжался. Я, ожидая каждую секунду, что нас раздавят, не отходил от крана до момента, пока Ватсоном не был открыт люк. И только тут я заметил, что было причиной страшного треска, который Ватсоном был принят за разрыв воздушной трубы».
Впоследствии было выяснено. Иван Федорович поручил Ватсону открывать клапан продувания цистерны сжатым воздухом, и предупредил его, чтобы он следил за манометром этой цистерны, не допуская повышения давления более 1 атмосферы. Сам Александровский находился у привода открывания «водяного крана». Поскольку балластная цистерна не была заполнена полностью, нужно было вначале создать в ней равное забортному давлению давление воздуха, а затем только открывать «водяной кран». По неопытности Ватсон открыл клапан продувания больше, чем необходимо, и в цистерне было создано чрезмерное давление; предохранительный клапан начал сильно трещать, а затем произошел разрыв цистерны. Александровский, к счастью, смог вовремя открыть «водяной кран» и первое погружение, таким образом, обошлось без серьезной аварии.
Этот случай наглядно продемонстрировал, что на подлодку нельзя допускать людей, которые не обучены управлению механизмами, устройствами и системами. После исправления повреждений на подлодку назначили командира – капитана Эрдмана – и команду в составе 15 матросов и 6 офицеров. Экипажем было совершено несколько погружений и кратковременных подводных плаваний, после чего лодку испытывал Морской Ученый комитет. Испытания проходили в течение трех лет. Затем на подводную лодку назначили нового командира – капитана Рогуля.
Морской Ученый комитет, в заседаниях которого участвовали контр-адмирал Попов А.А. и вице-адмирал Невельской Г.И., по достоинству оценил изобретение: «Главный вопрос о возможности плавания под водой решен: сделанная Александровским лодка легко и удобно опускается в воду и всплывает». Осуществленную идею Александровского признали «патриотической» и «отважной». Морским Ученым комитетом предлагалось оказать всемерную поддержку делу, которое, «осуществляя Русское изобретение, при вероятном ожидаемом успехе, призвано к великой будущности совершить переворот в морских войнах и дать такую силу на море, какой еще не обладают другие народы».
Подводная лодка Александровского в кампанию 1869 года была отправлена на смотр флота в Транзунд. Накануне смотра на Транзундском рейде она произвела репетицию на погружение, подводный ход на 4-метровой глубине и всплытие. Во время смотра, прошедшего на следующий день, подлодку поставили около фрегата «Петропавловск». Командиру лодки отдали приказание пройти на 4-метровой глубине под водой от «Петропавловска» до царской яхты «Штандарт» (около 600 метров). Капитан Рогуля это плавание осуществил с успехом: во время подводного хода лодка сохраняла постоянное углубление, что наблюдали по мачте-фут-штоку, который специально закрепили на подводной лодке.
После смотра на Транзундском рейде назначили новую комиссию, с которой Александровскому нужно было пройти на глубине 5 метров расстояние около 1,5 миль (от Лондонского маяка до корвета «Гридень», который был поставлен на рейд). Это расстояние было пройдено, однако лодка в вертикальной плоскости оказалась очень неустойчивой: она то погружалась, то всплывала на поверхность. Александровский неустойчивость лодки объяснил малой глубиной под килем. Изобретатель указывал, что при длине 33 метра расстояние между килем и дном должно составлять не менее 6 метров, а под килем в данном районе было всего от 2,5 до 3 метров; на этой глубине лодка дважды ударялась о грунт.
Перед погружением на большие глубины нужна была проверка прочности корпуса погружением на глубину, которая превышает ту, которую изобретатель счел необходимой для продолжения опытов. В Бьеркезунде в 1871 году было произведено первое такое испытание корпуса. Лодку погрузили на глубину 24 метра без людей. Данное испытание она выдержала: после подъема дефектов корпуса обнаружено не было. На другой день подлодку опустили на 30 метров (без людей), однако поднять ее не получилось: корпус раздавило и судно заполнилось водой.
Лишь спустя два года, в 1873 году, Александровскому удалось поднять судно. Восстановление лодки признали нецелесообразным, так как для военных целей ее сочли непригодной. Основными причинами были названы недостаточная прочность корпуса, и другие причины, главнейшими из которых была неспособность поддерживать постоянную глубину во время подводного хода и ограниченность запаса движущей энергии.
Морским Ученым комитетом была дана следующая оценка результатов испытаний, которые были проведены до проверки прочности корпуса:
«Судно прошло под водой расстояние в 1,5 мили за 1 час, следовательно, со скоростью 1,5 узла, сохраняя хорошее направление по курсу, однако не могла держаться на постоянной глубине, так как в течение часового перехода лодка постоянно то погружалась в воду, то показывалась концом своей башни над водою...
Из 50 минут хода, на подводный путь лодки приходится 30 1/4 минут, остальное время приходится на продолжительность частых появлений судна над водой...
Регулирование глубины плавания во время описанного часового перехода производилось путем впуска воды в бак и ее выпуском из бака. Затем лодка еще 30 минут прошла под водой. Глубина при этом регулировалась горизонтальными рулями. Судно также не могло удержаться на постоянной глубине, так что преимущества одного способа над другим... не было замечено».
После этого, имея в виду, что по заявлению капитана первого ранга Андреева, командира лодки, в судне «не хватает для дальнейших опытов сжатого воздуха, лодку отпустили в гавань на буксире парохода «Петербург». После подхода к Средним воротам буксир отдали, лодка самостоятельно вошла в гавань, пройдя еще с 1/4 часа собственными средствами».
По заключению Купреянова В., «все время хода, на которое в судне хватило движущей силы, оказалось равным 1 3/4 часа, что при скорости в 1,5 узла позволит пройти 2,625 мили».
В дальнейшем Александровским было предложено установить на подлодке паровую машину, для чего нужно было увеличить водоизмещение судна. Кроме этого он внес в проект некоторые другие улучшения. Морской Технический комитет новые предложения Александровского рассмотрел и в 1876 году дал заключение:
«Новый проект Александровского отстраняет продолжение разработки вопроса о подводном плавании, а между тем данный вопрос до настоящего времени остается не решенным ввиду требований, которые изложил изобретатель в первоначальном проекте и которых надеялся достигнуть..., и поэтому Кораблестроительное Отделение решило отклонить предложение Александровского о перестройке по новому проекту существующей лодки».
В связи с решением Кораблестроительного Отделения о теоретической проработке вопросов подводного плавания, большую работу выполнил Купреянов В. Данная работа касалась проблем вертикальной устойчивости судна во время подводного хода.
Купреянов в своих исследованиях рассматривал, какие силы при движении влияют на подводный корабль. Он сделал вывод, что на судно действуют постоянно изменяющиеся силы, которые вместе с водоизмещением судна принимают участие в определении движения корабля в горизонтальном и вертикальном направлениях. Рассматривая основные действующие силы – гидродинамическое и волновое сопротивления – Купреянов искал самую выгодную форму подлодки, при которой можно к минимуму свести вертикальное движение судна во время подводного хода.
Купреянов в поисках условий динамического равновесия пришел к выводу, что силы, которые влияют на вертикальную устойчивость, в значительной степени зависят от расположения движителя, нагрузки лодки и образований корпуса. Сравнивая данные условия с причинами, которые нарушают вертикальную устойчивость, Купреянов сделал вывод о возможности их совмещения в одном судне. Он указывал, что одним из главных условий вертикальной устойчивости является устранение у подлодки пары сил (сопротивления воды и движущей), чтобы направления данных сил совмещались в единую прямую линию. Купреянов для этой цели предлагал размещать ось гребного вала по прямой, представляющей направление равнодействующей силы сопротивления воды. Данное условие может выполняться только тогда, когда корпус подлодки будет иметь форму, при которой равнодействующая всех сопротивлений, действующих на различные части поверхности корпуса, будет направляться по оси симметрии (это, в свою очередь, можно достигнуть в том случае, если подлодке будет предана форма тела вращения).
Купреянов своими исследованиями указал конструкторам путь устранения вращающего момента, происходящего от несовпадения сил, которые действуют на подлодку во время ее движения. В заключение Купреянов отмечал, что удовлетворительные результаты регулировки движения торпеды объясняются как хорошей работой приборов управления, так и тем, что торпеда по форме представляет собой тело вращения.
Кроме глубоких исследований Купреянова, направляющих мысль изобретателей на поиски совершенных форм корпуса подлодки, печатались многочисленные статьи противников развития подводного плавания. Одни из этих авторов считали развитие подводного кораблестроения для военных целей нецелесообразным, другие - доказывали что «домогательства» подводного плавания бесплодны.
Например, в своем отзыве о проекте подлодки Н. Спиридонова генерал Константинов писал:
«В начале теперешнего столетия обладание подлодкой или производство по данному предмету опытов могло произвести в противнике опасение, для общего хода военных действий не бесполезное, как это обнаружило порожденное в Англии опасение, производимыми во Франции изысканиями Фультона; однако теперь предприятием опытов над подлодками нельзя надеяться даже на данную косвенную выгоду в военном отношении...»
Другой автор, капитан первого ранга Зеленой, излагая собственные соображения в связи с неудачными испытаниями подлодки Александровского, приходил к следующим выводам:
Заслуги Александровского И.Ф. в истории развития российского подводного плавания бесспорны. Он смог решить задачу создания большой металлической подлодки с механическим двигателем, при этом впервые осуществил двухвальную машинную установку. Александровский на своей лодке также впервые применил продувание водяного балласта по средствам сжатого воздуха, как это делается на современных подлодках. Впервые на русской подлодке был использован магнитный компас.
Творческое проникновение в гидродинамические явления, которые сопутствуют движению лодки под водой, позволило Александровскому уяснить необходимость установки горизонтальных кормовых рулей, несмотря на трудность устройства их в кормовой части судна, где располагались линии гребных валов и машинная установка. Следует отметить, что американские лодки «Давид», которые строились в тот же период в США, имели лишь носовые горизонтальные рули.
Кормовые горизонтальные рули главные и на современных подлодках. На первый взгляд создается впечатление, что при равенстве площадей носовых и кормовых горизонтальных рулей эффективность одинакова. Однако это не так. Дело в том, что гидродинамический момент горизонтальных кормовых рулей всегда одного знака, то есть вращающий момент равен сумме моментов рулей и корпуса. При действии носовых горизонтальных рулей гидродинамический момент корпуса направлен обратно моменту рулей, то есть вращающий момент будет равен в этом случае разности моментов рулей и корпуса.
К сожалению, скорость подводной лодки Александровского была столь незначительна, что он не мог на практике проверить эффективность примененных кормовых горизонтальных рулей. На современных подлодках обычно применяются и носовые, и кормовые горизонтальные рули. Маневры всплытия и погружения лодки, как правило, производят при действии горизонтальными кормовыми рулями, а для удержания судна на заданной глубине используют носовые горизонтальные рули, которые создают угол атаки, который противоположен углу атаки корпуса подлодки.
Александровским был разработан и в 1875 году представлен проект переделки подлодки в полупогружающееся миноносное судно имеющее водоизмещение 630 тонн с «громадной скоростью хода». При этом предлагалось заменить пневмомашину паровой машиной мощностью около 700 л.с. Данный проект, как и другие его предложения, не приняли. Одолеваемый нуждой изобретатель свой следующий проект (погружающееся миноносное судно водоизмещением 460 тонн и длиной 41 метр) предложил Франции, однако и французское правительство возможным выплатить изобретателю сколько-нибудь приличное вознаграждение не сочло возможным.
В конце 1880-х годов Александровский вновь вернулся к идее реконструкции своей подлодки. Им был разработан новый проект, по которому лодка вооруженная 12 торпедами должна была иметь скорость надводного хода порядка 10-12 узлов и запас энергии (пневмодвигатель мощностью 150 л.с.) для подводного плавания на протяжении 7 часов.
Свыше 35 лет Александровский И.Ф. трудился над собственным изобретением. Замечательный патриот родины, Александровский сделал все, что мог для укрепления боевой мощи Российского флота. Но его деятельность у царского правительства поддержки не нашла. Александровский разорился и в 1894 году умер в больнице для бедных забытый всеми.
Иван Федорович Александровский родился в Митаве в 1817 году в семье мелкого чиновника. С детских лет Иван Федорович проявлял способности к живописи, достигнув в данной области больших успехов. Приехав в Петербург, Александровский стал учителем рисования, продолжив совершенствоваться в живописи. В начале 1850-х гг. Александровский участвовал в нескольких академических выставках, где его работы были удостоены высоких оценок; он считался видным художником. Для того чтобы иметь средства к существованию, Александровский открыл фотографию которая считалась в Петербурге лучшей. Однако не фотография или живопись определили его жизненный путь. И.Ф. Александровский настойчиво изучал физику, механику, химию, математику и был в области фототехники известным изобретателем. Воодушевленный патриотическим желанием оказать помощь Российскому флоту, Александровский приступил к конструированию подводной лодки. Мысль о постройке подлодки возникла у Ивана Федоровича в 1853 году, когда будучи в Англии по делам фотоателье он, увидел грозный флот, стоящий на рейде и готовившийся к нападению.
Александровский, возвратившись на родину, начал разработку своего проекта. Вскоре узнав, что подлодку уже строит Бауэр, Иван Федорович прекратил работу «боясь подвергнуться нареканию в подражании и несамостоятельности». Но в 1856 году Александровскому удалось увидеть подлодку Бауэра в Кронштадте, и она ему показалась весьма несовершенной. Доработав собственный проект, Александровский его предложил царскому правительству. Проект рассмотрел Морской Ученый комитет и для практического применения был признан несовершенным. Учтя замечания комитета, изобретатель внес в проект несколько усовершенствований и вновь представил его к рассмотрению. Только 6лагодаря настоянию Бурачка С.О., известного инженера-кораблестроителя, Ученый комитет вновь ознакомился с проектом в мае 1862 года. Стоит отметить, что рассматривая проект Александровского, Бурачек С.О. выдвинул ряд оригинальных идей, совокупность которых могла составить основу для нового проекта. Например, Бурачек предлагал:
- заменить руль и гребные винты «сквозными водопротоками», то есть гидрореактивными движителями;
- предать корпусу в поперечном сечении более низкую и широкую форму (сделать ее близкой к эллипсу);
- пневматическую машину заменить паровой турбиной с герметическим водотрубным котлом своей конструкции;
- применить горизонтальные выдвижные рули, установленные в районе миделя.
Александровский И.Ф. отказался использовать в своем проекте предложения Бурачка. Морской Ученый комитет 14 июня одобрил проект Александровского, однако было указано, что Морское министерство не имеет средств на постройку подводной лодки.
После длительных хлопот Александровский смог добиться получения 140 тыс. рублей на осуществление проекта. Балтийскому заводу 18 июня 1863 года выдали заказ на постройку судна, а в мае 1866 году лодку закончили. Размеры лодки составляли: длина около 33 м, наибольшая ширина 4 м, высота около 3,6 м, водоизмещение 355 тонн. Поперечные сечения подводной лодки имели форму обращенного вершиной вверх треугольника с выпуклыми сторонами. Данную форму корпуса изобретатель предложил для замедления погружения.
Для движения подлодки устанавливались воздушные машины (двухвальная установка), для работы которых сжатый воздух хранился в 200 баллонах (стальные толстостенные трубы диаметром 60 миллиметров). В баллоны вмещалось приблизительно 6 м3 воздуха при давлении 60-100 атмосфер. По расчетам изобретателя запаса воздуха должно было хватать на 30 миль плавания. Часть отработавшего воздуха из воздушных машин поступала внутрь лодки для дыхания; избыток давления стравливали за борт через специальную трубу, оснащенную невозвратным клапаном, который препятствовал попаданию воды в машины при их остановке под водой. Для пополнения запаса воздуха на подводной лодке имелся спец. компрессор высокого давления, который был сконструирован Барановским С.И. (впервые в России).
В нижней части лодки для погружения была устроена 11 м3 балластная цистерна, в которую принималась забортная вода в количестве, необходимом для практически полного погашения плавучести лодки. Всплытие на поверхность осуществлялось за счет продувания водяного балласта при помощи сжатого воздуха; цистерна была способна выдерживать на давление 10 кг/см. На лодке, кроме балластной цистерны, имелся прочный цилиндр, имеющий поплавковый указатель уровня воды; в этот цилиндр вода принималась после заполнения балластной цистерны, погашая остаточную плавучесть (прообраз уравнительной цистерны современных подводных лодок).
Для удержания лодки при подводном ходе на заданной глубине Александровский предусмотрел два кормовых горизонтальных руля. Вертикальный руль предназначенный для управления в горизонтальной плоскости имел форму, обычную для судов того времени. Приводы вертикальных и горизонтальных рулей располагались внутри подлодки.
Александровский впервые в России использовал на своей подлодке магнитный компас. Для исключения влияния окружающего железа компас расположили в носовой части судна, изготовленной из красной меди; прибор работал удовлетворительно. Также же, в носовой части устроили специальную камеру для выхода водолаза при подводном положении; в это время лодка удерживалась подводными якорями.
Вооружение лодки – две связанные между собой тросом плавучие мины; всплывая, мины должны были охватывать киль корабля противника (при условии, что подлодка будет находиться под кораблем). После отдачи мин подводной лодке необходимо отойти на безопасное расстояние и подорвать мины по проводнику гальваническим током; взрывчатое вещество воспламенялось от накала проволоки.
На случай аварии, для возможности подъема лодки собственными средствами, Александровский предусмотрел легкие понтоны, выполненные в виде кожаных мешков, размещенных в верхней части подводной лодки. К этим мешкам подводился сжатый воздух из баллонов. При поступлении в мешки воздуха их объем увеличивался, создавая плавучесть, достаточную для подъема судна.
Владельцы Балтийского завода должны были завершить постройку судна к 1 сентября 1864 года, однако договорных условий не выполнили; лодку спустили на воду только в 1865 году, причем она имела много разных недоделок. Так, например, гребные винты были изготовлены без защитного ограждения; люк водолазной камеры не закрывался герметически, давая течь; рычаг, предназначенный для отдачи мин, вовсе не изготовили – изобретатель был вынужден сделать его самостоятельно. Для испытаний лодка была переведена в Кронштадт. Александровский проверил исправность работы механизмов и 19.06.1866 начал в Средней гавани испытания на погружение. Однако Александровского ждали новые трудности. Вот что изобретатель писал об этом:
«К моему крайнему прискорбию, по новости дела, спуститься со мною под воду в лодке никто не решался. После тщетного увещевания, я принял решение спуститься один, хотя и понимал, что справляться со всеми приспособлениями в подлодке было чрезвычайно опасно и трудно; но к моему счастью некто Ватсон, мастер завода Макферсона, изъявил желание осуществить спуск со мною».
Первое погружение подводной лодки Александровского прошло не совсем благополучно.
«После спуска под воду на 6 футов, я остановил лодку, продержав ее в таком положении около 20 минут. В течение данного времени лодка стояла совершенно неподвижно.
Вполне довольный этим первым шагом я подготовился к поднятию судна, как вдруг раздался треск, все свечи и лампы моментально потухли, и мы очутились в полном мраке. Ватсон закричал, что произошел разрыв воздушной трубы. Приказав ему отправиться и открыть носовой люк, я на ощупь продолжал приготовления к подъему, однако в темноте видеть манометра не мог и потому не знал, какое впущено в водяную цистерну давление воздуха. Когда мне удалось открыть водяной кран, лодка мгновенно всплыла на поверхность, сделалось светло, однако страшный треск продолжался. Я, ожидая каждую секунду, что нас раздавят, не отходил от крана до момента, пока Ватсоном не был открыт люк. И только тут я заметил, что было причиной страшного треска, который Ватсоном был принят за разрыв воздушной трубы».
Впоследствии было выяснено. Иван Федорович поручил Ватсону открывать клапан продувания цистерны сжатым воздухом, и предупредил его, чтобы он следил за манометром этой цистерны, не допуская повышения давления более 1 атмосферы. Сам Александровский находился у привода открывания «водяного крана». Поскольку балластная цистерна не была заполнена полностью, нужно было вначале создать в ней равное забортному давлению давление воздуха, а затем только открывать «водяной кран». По неопытности Ватсон открыл клапан продувания больше, чем необходимо, и в цистерне было создано чрезмерное давление; предохранительный клапан начал сильно трещать, а затем произошел разрыв цистерны. Александровский, к счастью, смог вовремя открыть «водяной кран» и первое погружение, таким образом, обошлось без серьезной аварии.
Этот случай наглядно продемонстрировал, что на подлодку нельзя допускать людей, которые не обучены управлению механизмами, устройствами и системами. После исправления повреждений на подлодку назначили командира – капитана Эрдмана – и команду в составе 15 матросов и 6 офицеров. Экипажем было совершено несколько погружений и кратковременных подводных плаваний, после чего лодку испытывал Морской Ученый комитет. Испытания проходили в течение трех лет. Затем на подводную лодку назначили нового командира – капитана Рогуля.
Морской Ученый комитет, в заседаниях которого участвовали контр-адмирал Попов А.А. и вице-адмирал Невельской Г.И., по достоинству оценил изобретение: «Главный вопрос о возможности плавания под водой решен: сделанная Александровским лодка легко и удобно опускается в воду и всплывает». Осуществленную идею Александровского признали «патриотической» и «отважной». Морским Ученым комитетом предлагалось оказать всемерную поддержку делу, которое, «осуществляя Русское изобретение, при вероятном ожидаемом успехе, призвано к великой будущности совершить переворот в морских войнах и дать такую силу на море, какой еще не обладают другие народы».
Подводная лодка Александровского в кампанию 1869 года была отправлена на смотр флота в Транзунд. Накануне смотра на Транзундском рейде она произвела репетицию на погружение, подводный ход на 4-метровой глубине и всплытие. Во время смотра, прошедшего на следующий день, подлодку поставили около фрегата «Петропавловск». Командиру лодки отдали приказание пройти на 4-метровой глубине под водой от «Петропавловска» до царской яхты «Штандарт» (около 600 метров). Капитан Рогуля это плавание осуществил с успехом: во время подводного хода лодка сохраняла постоянное углубление, что наблюдали по мачте-фут-штоку, который специально закрепили на подводной лодке.
После смотра на Транзундском рейде назначили новую комиссию, с которой Александровскому нужно было пройти на глубине 5 метров расстояние около 1,5 миль (от Лондонского маяка до корвета «Гридень», который был поставлен на рейд). Это расстояние было пройдено, однако лодка в вертикальной плоскости оказалась очень неустойчивой: она то погружалась, то всплывала на поверхность. Александровский неустойчивость лодки объяснил малой глубиной под килем. Изобретатель указывал, что при длине 33 метра расстояние между килем и дном должно составлять не менее 6 метров, а под килем в данном районе было всего от 2,5 до 3 метров; на этой глубине лодка дважды ударялась о грунт.
Перед погружением на большие глубины нужна была проверка прочности корпуса погружением на глубину, которая превышает ту, которую изобретатель счел необходимой для продолжения опытов. В Бьеркезунде в 1871 году было произведено первое такое испытание корпуса. Лодку погрузили на глубину 24 метра без людей. Данное испытание она выдержала: после подъема дефектов корпуса обнаружено не было. На другой день подлодку опустили на 30 метров (без людей), однако поднять ее не получилось: корпус раздавило и судно заполнилось водой.
Лишь спустя два года, в 1873 году, Александровскому удалось поднять судно. Восстановление лодки признали нецелесообразным, так как для военных целей ее сочли непригодной. Основными причинами были названы недостаточная прочность корпуса, и другие причины, главнейшими из которых была неспособность поддерживать постоянную глубину во время подводного хода и ограниченность запаса движущей энергии.
Морским Ученым комитетом была дана следующая оценка результатов испытаний, которые были проведены до проверки прочности корпуса:
«Судно прошло под водой расстояние в 1,5 мили за 1 час, следовательно, со скоростью 1,5 узла, сохраняя хорошее направление по курсу, однако не могла держаться на постоянной глубине, так как в течение часового перехода лодка постоянно то погружалась в воду, то показывалась концом своей башни над водою...
Из 50 минут хода, на подводный путь лодки приходится 30 1/4 минут, остальное время приходится на продолжительность частых появлений судна над водой...
Регулирование глубины плавания во время описанного часового перехода производилось путем впуска воды в бак и ее выпуском из бака. Затем лодка еще 30 минут прошла под водой. Глубина при этом регулировалась горизонтальными рулями. Судно также не могло удержаться на постоянной глубине, так что преимущества одного способа над другим... не было замечено».
После этого, имея в виду, что по заявлению капитана первого ранга Андреева, командира лодки, в судне «не хватает для дальнейших опытов сжатого воздуха, лодку отпустили в гавань на буксире парохода «Петербург». После подхода к Средним воротам буксир отдали, лодка самостоятельно вошла в гавань, пройдя еще с 1/4 часа собственными средствами».
По заключению Купреянова В., «все время хода, на которое в судне хватило движущей силы, оказалось равным 1 3/4 часа, что при скорости в 1,5 узла позволит пройти 2,625 мили».
В дальнейшем Александровским было предложено установить на подлодке паровую машину, для чего нужно было увеличить водоизмещение судна. Кроме этого он внес в проект некоторые другие улучшения. Морской Технический комитет новые предложения Александровского рассмотрел и в 1876 году дал заключение:
«Новый проект Александровского отстраняет продолжение разработки вопроса о подводном плавании, а между тем данный вопрос до настоящего времени остается не решенным ввиду требований, которые изложил изобретатель в первоначальном проекте и которых надеялся достигнуть..., и поэтому Кораблестроительное Отделение решило отклонить предложение Александровского о перестройке по новому проекту существующей лодки».
В связи с решением Кораблестроительного Отделения о теоретической проработке вопросов подводного плавания, большую работу выполнил Купреянов В. Данная работа касалась проблем вертикальной устойчивости судна во время подводного хода.
Купреянов в своих исследованиях рассматривал, какие силы при движении влияют на подводный корабль. Он сделал вывод, что на судно действуют постоянно изменяющиеся силы, которые вместе с водоизмещением судна принимают участие в определении движения корабля в горизонтальном и вертикальном направлениях. Рассматривая основные действующие силы – гидродинамическое и волновое сопротивления – Купреянов искал самую выгодную форму подлодки, при которой можно к минимуму свести вертикальное движение судна во время подводного хода.
Купреянов в поисках условий динамического равновесия пришел к выводу, что силы, которые влияют на вертикальную устойчивость, в значительной степени зависят от расположения движителя, нагрузки лодки и образований корпуса. Сравнивая данные условия с причинами, которые нарушают вертикальную устойчивость, Купреянов сделал вывод о возможности их совмещения в одном судне. Он указывал, что одним из главных условий вертикальной устойчивости является устранение у подлодки пары сил (сопротивления воды и движущей), чтобы направления данных сил совмещались в единую прямую линию. Купреянов для этой цели предлагал размещать ось гребного вала по прямой, представляющей направление равнодействующей силы сопротивления воды. Данное условие может выполняться только тогда, когда корпус подлодки будет иметь форму, при которой равнодействующая всех сопротивлений, действующих на различные части поверхности корпуса, будет направляться по оси симметрии (это, в свою очередь, можно достигнуть в том случае, если подлодке будет предана форма тела вращения).
Купреянов своими исследованиями указал конструкторам путь устранения вращающего момента, происходящего от несовпадения сил, которые действуют на подлодку во время ее движения. В заключение Купреянов отмечал, что удовлетворительные результаты регулировки движения торпеды объясняются как хорошей работой приборов управления, так и тем, что торпеда по форме представляет собой тело вращения.
Кроме глубоких исследований Купреянова, направляющих мысль изобретателей на поиски совершенных форм корпуса подлодки, печатались многочисленные статьи противников развития подводного плавания. Одни из этих авторов считали развитие подводного кораблестроения для военных целей нецелесообразным, другие - доказывали что «домогательства» подводного плавания бесплодны.
Например, в своем отзыве о проекте подлодки Н. Спиридонова генерал Константинов писал:
«В начале теперешнего столетия обладание подлодкой или производство по данному предмету опытов могло произвести в противнике опасение, для общего хода военных действий не бесполезное, как это обнаружило порожденное в Англии опасение, производимыми во Франции изысканиями Фультона; однако теперь предприятием опытов над подлодками нельзя надеяться даже на данную косвенную выгоду в военном отношении...»
Другой автор, капитан первого ранга Зеленой, излагая собственные соображения в связи с неудачными испытаниями подлодки Александровского, приходил к следующим выводам:
«Подводная лодка не может стоять неподвижно на известной глубине, поскольку для достижения глубины судно должно попеременно прибавлять или убавлять собственный вес и от того постоянно будет двигаться вверх и вниз, не имея в окружающей воде никакой опоры для себя. То же колебательное движение в вертикальной плоскости оно имеет при движении..., следовательно, ожидать каких-то практических результатов от осуществления к постройке подлодок нельзя...».
Заслуги Александровского И.Ф. в истории развития российского подводного плавания бесспорны. Он смог решить задачу создания большой металлической подлодки с механическим двигателем, при этом впервые осуществил двухвальную машинную установку. Александровский на своей лодке также впервые применил продувание водяного балласта по средствам сжатого воздуха, как это делается на современных подлодках. Впервые на русской подлодке был использован магнитный компас.
Творческое проникновение в гидродинамические явления, которые сопутствуют движению лодки под водой, позволило Александровскому уяснить необходимость установки горизонтальных кормовых рулей, несмотря на трудность устройства их в кормовой части судна, где располагались линии гребных валов и машинная установка. Следует отметить, что американские лодки «Давид», которые строились в тот же период в США, имели лишь носовые горизонтальные рули.
Кормовые горизонтальные рули главные и на современных подлодках. На первый взгляд создается впечатление, что при равенстве площадей носовых и кормовых горизонтальных рулей эффективность одинакова. Однако это не так. Дело в том, что гидродинамический момент горизонтальных кормовых рулей всегда одного знака, то есть вращающий момент равен сумме моментов рулей и корпуса. При действии носовых горизонтальных рулей гидродинамический момент корпуса направлен обратно моменту рулей, то есть вращающий момент будет равен в этом случае разности моментов рулей и корпуса.
К сожалению, скорость подводной лодки Александровского была столь незначительна, что он не мог на практике проверить эффективность примененных кормовых горизонтальных рулей. На современных подлодках обычно применяются и носовые, и кормовые горизонтальные рули. Маневры всплытия и погружения лодки, как правило, производят при действии горизонтальными кормовыми рулями, а для удержания судна на заданной глубине используют носовые горизонтальные рули, которые создают угол атаки, который противоположен углу атаки корпуса подлодки.
Александровским был разработан и в 1875 году представлен проект переделки подлодки в полупогружающееся миноносное судно имеющее водоизмещение 630 тонн с «громадной скоростью хода». При этом предлагалось заменить пневмомашину паровой машиной мощностью около 700 л.с. Данный проект, как и другие его предложения, не приняли. Одолеваемый нуждой изобретатель свой следующий проект (погружающееся миноносное судно водоизмещением 460 тонн и длиной 41 метр) предложил Франции, однако и французское правительство возможным выплатить изобретателю сколько-нибудь приличное вознаграждение не сочло возможным.
В конце 1880-х годов Александровский вновь вернулся к идее реконструкции своей подлодки. Им был разработан новый проект, по которому лодка вооруженная 12 торпедами должна была иметь скорость надводного хода порядка 10-12 узлов и запас энергии (пневмодвигатель мощностью 150 л.с.) для подводного плавания на протяжении 7 часов.
Свыше 35 лет Александровский И.Ф. трудился над собственным изобретением. Замечательный патриот родины, Александровский сделал все, что мог для укрепления боевой мощи Российского флота. Но его деятельность у царского правительства поддержки не нашла. Александровский разорился и в 1894 году умер в больнице для бедных забытый всеми.
Информация