Под водой лодку испытывали только на глубину погружения (достигшую весьма приличных для того времени 20 м). Реально двигаться погрузившееся «яйцо» не могло: главным препятствием служила пресловутая неустойчивость положения на глубине. Теоретически для этого служил вертикальный винт всплытия или погружения, приводившийся в действие от того же электромотора, но он не обеспечивал должной устойчивости. Это сводило на нет все задумки конструктора, не говоря уже о таком «пустяке», как полная невозможность командира-водолаза делать что-либо в процессе движения без риска опрокинуть свою субмарину. Хотя, надо сказать, Д.Так проявил немало изобретательности и при создании этой лодки, и при разработке второй, уже с совсем оригинальным двигателем. Отказавшись от недееспособного пока «электричества», он выбрал паровую машину с котлом Ханигмэна, для работы которого не требовалось внешнего нагрева и, следовательно, горючего топлива. Роль последнего играл горячий насыщенный раствор каустической соды, которая при обработке паром активно выделяла тепло, производя тем самым новые порции пара, поступавшие в цилиндр машины. Самое любопытное, что эта «химия» довольно прилично работала, причём как в надводном, так и в подводном положении. Субмарина, получившая довольно характерное для американского военного орудия имя «Писмейкер» — в переводе — «Миротворец» — развивала 5 -6 узлов и могла пройти почти 30 миль до исчерпания запаса каустика, массой более полутонны (680 кг). Вооружение её составляли всё те же всплывающие мины — уже явный анахронизм с появлением самодвижущихся торпед. Это, наряду с неизбывной неспособностью выдерживать глубину, и поставило крест на «Миротворце», а заодно и на его создателе. Джозайя Так потратил на свои опыты, закончившиеся, как можно понять, полной неудачей, большую часть своего состояния. В попытке сохранить оставшееся родня объявила его «сумасшедшим профессором» и отправила в соответствующую лечебницу. Практичная заокеанская держава не любила (да и сейчас не любит) неудачников.
Подводная лодка «Писмейкер» конструкции Д.Така, США, 1886 г.
Строилась в Нью-Йорке. Тип конструкции — однокорпусный. Водоизмещение подводное около 8 т. Размеры: длина 9,14 м, ширина 2,13 м, высота корпуса 2,3 м. Материал корпуса: стальной набор, железная обшивка. Глубина погружения — 12 м. Двигатель: паровая машина с котлом Хонигмена на каустической соде, мощность около 14 л.с., скорость надводная/подводная — 6/5 уз. Вооружение: не устанавливалось. Экипаж: 2 чел. Разобрана около 1887 г.
Между тем, проблема с двигателем к тому времени уже имела решение. И найдено оно было там же, в Америке. Но не в Соединённых Штатах, а в пытавшейся отколоться от них Конфедерации южан. В уже известном читателям порту Мобайл в 1862 году изобретатель Элстит, о котором осталось совсем немного достоверных сведений, разработал и построил уникальную для середины XIX века субмарину, имевшую два типа двигателей, отдельно для подводного и надводного хода. Она получила название «Эмерикен Рам» («Американский Таран»), Её не надо путать с одноимённым созданием северянина Филипса, имевшего примитивный «человеческий» двигатель и не продвинувшегося далее проекта. А вот Элститу удалось практически завершить работы. Его «Таран» имел солидные размеры: длину почти 20 м и ширину около трёх. Неудивительно: двигателем для надводного хода являлась традиционная паровая машина, агрегат никак не маленький и не лёгкий, особенно с учётом необходимого запаса топлива. Последнее размещалось, как на нормальном корабле, в угольных ямах, находившихся в нижней части корпуса. Над ними располагалась собственно паровая машина и её котёл. Едва ли меньше места и веса занимала «электрическая часть». Если сам электромотор имел ещё относительно скромные размеры, то аккумуляторы «съели» едва ли не 40% длины корпуса в носовой его части.
Переход с одного двигателя на другой требовал большой аккуратности и строгого соблюдения последовательности операций. Перед погружением из котла стравливали пар, выгребали из топки горячий уголь и золу (их просто выбрасывали за борт), затем складывали дымовую трубу, выполненную на манер подзорной из нескольких телескопических цилиндров, и герметично закрывали люк за ней. После этого разъединяли привод на вал от паровой машины и подсоединяли к нему электромотор. Всё, лодка готова к погружению. Оставалось заполнить балластные цистерны (они располагались под аккумуляторным отсеком), дать ход и поставить горизонтальные рули в нужное положение. Процедура, минимум, на пару десятков минут. Но главное — она решала проблему дальности хода (под паровой машиной) и скрытности приближения к противнику (под электромотором). Система, ставшая впоследствии основной на многие десятилетия.
Впрочем, несмотря на столь новаторское решение, лодка Элстита носила слишком много черт, характерных для своего времени. Она, по сути, оставалась «почти подводной»: даже сам автор считал, что глубина погружения не должна превышать примерно 1 м, чтобы можно было управлять судном при естественном освещении, проникавшем через слой воды и иллюминаторы в маленькую командирскую башенку. Весьма ненадёжным и сложным являлось и вооружение, что свойственно всем субмаринам того времени до появления самодвижущихся торпед. Оно состояло из двух «гирлянд» металлических коробок с порохом, соединённых цепями, пропущенными внутрь корпуса. Это позволяло выпускать под днищем корабля мины-коробки как «цепочкой», так и поодиночке. По идее, они всплывали под действием архимедовой силы и опутывали вражеский киль, после чего в ход шёл электрозапал, приводимый в действие по проводам. Очень затейно, однако шансы осуществить все эти операции в боевых условиях были близки к нулю.
Так или иначе, испытать «Эмерикен Рам» так и не удалось. Северяне приблизились вплотную к Мобайлу, когда конфедераты затопили творение Элсти-та в заливе, не позволив тому занять, несомненно, достойное место в ряду пионеров подводного судостроения. Более того, об изобретателе сохранилось совсем немного сведений, вплоть до того, что остались точно неизвестными даже его фамилия — то ли Элстит, то ли Энстит, дата его рождения и смерти. И всё же автор первой субмарины с перспективным комбинированным двигателем заслуживает особого упоминания: он сумел опередить своих коллег, как минимум, на три десятка лет.
Подводная лодка «Эмерикен Рам» конструкции Элстита, Конфедерация Южных Штатов, 1862 г.
Строилась в Мобайле. Тип конструкции—однокорпусный. Водоизмещение неизвестно, по расчётам более 50 т. Размеры: длина 19,8 м, ширина 3,05 м, высота с рубкой 3,36 м. Материал корпуса: железо. Глубина погружения — 1 —1,5 м. Двигатель: паровая машина + два электромотора, скорость хода неизвестна. Вооружение: всплывающие мины. Экипаж: 4 — 5 чел. Не достроена, затоплена в 1863 г. 1 — руль глубины; 2 — гальванические батареи; 3 — баллоны со сжатым воздухом; 4 — угольная яма; 5 — паровой котёл; 6 — дымовая труба; 7 — паровая машина; 8 — электромоторы; 9 — балластные цистерны; 10 — рулевая рубка; 11 — помещение для команды
Действительно, довести идею комбинированной установки до практического воплощения удалось только в начале 1890-х годов, причём так же в Америке. Морское министерство Соединённых Штатов объявило в 1888 году конкурс на создание проекта подводной лодки, пригодной для боевого использования. Одним из победителей стал фабрикант Джордж Бейкер из Чикаго, занимавшийся весьма специфическим производством — изготовлением колючей проволоки. Ему выделили соответствующие средства, и в 1892 году со стапеля одной из чикагских озёрных верфей на воду сошло оригинальное создание. Внешне оно напоминало огромное яйцо, ещё более выраженное, чем у творений Губэ. Причём яйцо, задержавшееся в развитии на полвека: корпус изготавливался из дубовых досок, правда, солидной толщины. Для герметичности всё это покрывалось несколькими слоями просмолённой парусины, а поверх, «для прочности» — стальными листами. Сам Бейкер считал, что такая конструкция может выдержать погружение на глубину аж полусотни метров, но это утверждение кажется, как минимум, слишком смелым.
Впрочем, соль конструкции заключалась не в странных «одёжках» корпуса. Интерес представляла именно двигательная установка, как и у Элстита, состоявшая из комбинации паровой машины и электродвигателя. В соответствии с новыми веяниями, в качестве топлива предусматривался не малокалорийный уголь, а куда более удобная для хранения и подачи — нефть. Однако «паровик» есть «паровик»: новомодный нефтяной котёл питал паром традиционную и не слишком мощную паровую машину. Опять же, по прикидкам автора, 60 л.с. должно было бы хватить для того, чтобы разогнать «яйцо» в надводном положении до 12 узлов, и вновь такие характеристики представляются завышенными. Но, что очень важно, паровую машину предполагалось использовать не только для движения, но и в качестве генератора для зарядки аккумуляторов. Наконец-то «электрическая» субмарина приобрела столь долгожданное свойство автономности! Ведь несмотря на усовершенствованные к тому времени аккумуляторы, под водой субмарина Бейкера могла идти всего три часа, правда, якобы на внушительной 9-узловой скорости. Цену таким завышенным расчётным показателям мы неплохо знаем по французским лодкам; в реальности их следовало делить практически пополам. В общем, эта лодка, как и её современницы «на электроходу», едва ли могла уйти под водой за горизонт. Но теперь появлялась возможность всплыть, выдвинуть небольшую трубу, включить форсунку, запустить паровую машину и подзарядить аккумуляторы. Типичная процедура и для 1-й, и для 2-й мировых войн, а в то время — очень важное усовершенствование.
Наряду со столь удачной комбинацией двигателей, субмарина Бейкера несла массу куда как менее удачных, а местами и примитивных технических решений. Так, например, заполнение балластной цистерны при погружении осуществлялось самотёком, а её опоражнивание при всплытии — откачиванием маломощным насосом. Правда, в экстренном варианте предусматривалась и продувка цистерны сжатым воздухом. Традиционно неудачной и ненадёжной выглядела и система выравнивания на киле: носовая и кормовая ёмкости соединялись трубами с клапанами. При возникновении дифферента включался насос, перегонявший воду из заполненной цистерны в пустую, расположенную в противоположной оконечности.
Подводная лодка конструкции Д. Бейкера, США, 1892 г.
Строилась в Чикаго. Тип конструкции — однокорпусный. Подводное водоизмещение 20 т. Размеры: длина 11м, ширина 2,74 м, высота корпуса 4 м. Материал корпуса: сталь. Глубина погружения — до 45 м. Двигатель: паровая машина, мощность 60 л.с. + электромотор, мощность 50 л.с., скорость надводная/подводная — 12/9 уз. Вооружение: носовой 350-мм торпедный аппарат (2 торпеды). Экипаж: 3 чел. Испытывалась в 1892 — 1893 гг. на озере Эри, затонула в результате взрыва водорода из аккумуляторов летом 1893 г.
1 — торпедный аппарат; 2 — аккумуляторная батарея; 3 — пост управления; 4 — паровая машина и электромотор; 5 — паровой котёл; 6 — дымовая труба; 7 — нефтяные ёмкости; 8 — уравнительные цистерны; 9 — цистерна главного балласта; 10 — смотровой колпак; 11 — гребные винты; 12 — механизм управления гребными винтами; 13 — бак с пресной водой для котла; 14 — руль
Особо отличился Бейкер с движителями. Вместо традиционного и логичного размещения винта или винтов в корме он предпочёл две «гондолы» по бокам корпуса, в самой его середине. Получилось что-то среднее между колёсным судном и дирижаблем. О последнем напоминало то, что винты могли поворачиваться в вертикальной плоскости, причём синхронно — внутри корпуса они соединялись сложным шарнирным механизмом. В принципе, такой механизм позволял обойтись без горизонтальных рулей: манипулируя одними винтами, можно было изменять глубину погружения. На деле же, конечно, столь сложная конструкция проявила себя совсем не лучшим образом. Субмарина плохо держала уровень погружения, двигаясь по такой же «синусоиде», как французские электроходы. Создание Бейкера не спасло даже наличие торпедного аппарата с запасной торпедой. Первые же испытания, проводившиеся, кстати, в тепличных условиях на озере Эри (напомним, что строилась лодка посередине американского континента!) продемонстрировали её ненадёжность. К сожалению, изобретатель не успел реализовать даже весьма скромные задумки по улучшению ситуации. Год спустя он забыл закрыть верхний люк в процессе зарядки аккумуляторов от берегового генератора. (В рабочих условиях применялся именно этот способ зарядки как более экономичный.) Хлынул сильнейший ливень, вода проникла в стаканы с электролитом с активным выделением водорода, который и рванул от случайной искры, погубив как лодку, так и её создателя. Естественно, что дальнейшего развития конструкция покойного фабриканта колючей проволоки, как можно видеть, местами весьма сомнительная, не получила.
Тем более, что проектированием субмарин с комбинированной силовой установкой в то время начали заниматься не только энтузиасты-любители, к которым можно смело отнести Бейкера, но и профессионалы. Речь идёт в первую очередь о Георге Ховгарде.
Известный кораблестроитель, начавший свою карьеру на родине в Дании, но впоследствии сотрудничавший с британскими судостроителями, а с 1901 года перебравшийся в Соединённые Штаты, за восемь лет до несчастного фабриканта разработал и опубликовал проект весьма перспективной субмарины. Крупная для тех времён (около 700 т), она имела паровой двигатель для надводного хода и электромотор — для подводного. Предусматривалась и главная «фишка» — зарядка аккумуляторов при работе «паровика». Расчётные данные по скорости и дальности впечатляют: в надводном положении лодка могла бы пройти до 900 миль экономическим ходом, а при необходимости развить полный, равный 16 узлам. Конечно, под водой характеристики выглядели гораздо скромнее: всего 7 узлов в течение 6 часов, после чего аккумуляторы следовало заряжать снова. Кроме того, мы знаем, насколько сильно ошибались с ходовыми характеристиками своих «изделий» конструкторы субмарин того времени, причём в одну сторону — заметно завышая их. Однако Ховгард предпринял максимум мер для того, чтобы его расчёты воплотились бы в жизнь. Сильное впечатление производят формы корпуса, во многом соответствующие некоторым самым современным субмаринам. Для увеличения манёвренности по глубине инженер предусмотрел пару вертикальных винтов в середине корпуса (почти как Бейкер, но с гораздо более продуманным расположением в специальных шахтах), однако при том не пренебрёг и горизонтальными рулями. Тщательно продумал он и внутреннее расположение, разделив лодку на 6 отсеков водонепроницаемыми перегородками. Солидный корпус позволял бы погружаться на полсотню метров -отличный результат для того времени. Позаботился Ховгард и о таких «мелочах», как спасение экипажа в экстренной ситуации, разместив на надстройке стальную шлюпку-капсулу с двумя входами изнутри корпуса (примерно такое же спасательное устройство имел французский «Лё Плонжер»). Аккуратно решались и проблемы размещения экипажа с отдельными каютами для офицеров и вполне приличным даже для более поздних проектов кубриком для матросов. Внушительно выглядело и вооружение, состоявшее из четырёх торпедных аппаратов, два из которых находились в носу, а два других -в главном отсеке управления для стрельбы по объектам на траверзе. Дополняла боекомплект «выстреливаемая» мина, оригинальный вариант шестовой. Она крепилась на телескопической трубе, в которую мог подаваться сжатый воздух, доставляя заряд прямо к цели; большой прогресс по сравнению с различными всплывающими и протягиваемыми устройствами.
В целом проект Ховгарда можно оценить очень высоко; он отличается как продуманностью в деталях, так и практической осуществимостью. Тем не менее, хотя конструктор опубликовал свою работу в Лондоне в 1887 году совершенно открыто, ни Адмиралтейство, ни морские ведомства других стран не захотели воплотить его субмарину в металле. Причина одна — стоимость. По оценке, для воплощения проекта в жизнь требовалось не менее 50 тыс. фунтов стерлингов, что соответствовало цене тогдашнего небольшого крейсера. Никто не захотел рискнуть такими деньгами, тем более, заказать сразу серию. В результате история подводного кораблестроения оказалась вынужденной проделать ряд мелких и не вполне правильных шажков вместо того, чтобы сразу сделать большой скачок.
Проект подводной лодки Г. Ховгарда, Дания Англия, 1884 г.
Не строилась, осталась только на стадии проекта. Тип конструкции — однокорпусный. Водоизмещение около 740 т. Размеры: длина 42,7 м, ширина 6,7 м, высота корпуса 3,65 м. Материал корпуса: сталь. Глубина погружения, расчётная — до 45 м. Двигатель: паровая машина, мощность 1400 л.с. + 4 электромотора, общая мощность 480 л.с., скорость надводная/подводная проектная — 15/7 уз. Вооружение: четыре торпедных аппарата (2 носовых, 2 траверзных) и шестовая мина. Экипаж: 12 чел. Проект опубликован в 1887 г. в Лондоне. Лодка по нему не строилась.
1 — выдвижная шестовая мина; 2 — торпедные аппараты; 3 — уравнительные цистерны; 4 — входной люк; 5 — вентиляционная труба; 6 — ходовой мостик; 7 — дымовая труба; 8 — пост управления; 9 — котельный отсек; 10 — машинный отсек; 11 — аккумуляторный отсек; 12 — отсек гребных и рулевых электромоторов; 13 — вертикальные винты; 14 — спасательная шлюпка
Примером тому может служить творческий путь Джона Холланда, ставшего в конце концов настоящим отцом современной боевой подводной лодки. Но начинал этот подданный Британской империи (он был ирландцем, католиком и англичан, скорее, ненавидел) с примитивных набросков чего-то похожего на американские субмарины времён Гражданской войны, оставившей в его сознании глубокий след как пора неиспользованных возможностей для подводных судов. И сельский помощник учителя (что-то вроде лаборанта, показывающего физические опыты школьникам) начал настойчиво повышать свой инженерный уровень изучением технической литературы. Поспособствовала тому эмиграция из ненавистной Британии в Соединённые Штаты в 1873 году и… несчастный случай. Уже по прибытии на новую родину Холланд поскользнулся и сломал ногу. Срасталась она плохо, и за полгода самодеятельный инженер создал и тщательно проработал проект своего первого подводного аппарата. Назвать его даже «лодкой» было бы смело: получилась «подводная байдарка», безусловно самый маленький проект XIX века.
Судьба «байдарки» оказалась предсказуемой: Морское министерство новой родины решительно отказалось от её воплощения в жизнь, несмотря на совершенно смехотворные затраты. Причины понятны: такое оружие могло найти применение только в самых крайних обстоятельствах, типа тех, которые имели место у конфедератов в Гражданскую войну. Но она давно завершилась и никаких признаков новой, к счастью для США, не предвиделось. Более того, страна накопила достаточно «экономических мускулов» для выхода на мировую арену. И места для миниатюрных диверсионных средств в новой картине мира как-то не наблюдалось.
На том творческая деятельность ирландского самоучки могла бы и завершиться, но помогли как раз его земляки и единомышленники. «Братство фениев», объединившее наиболее активных эмигрантов с «Изумрудного острова», мечтавших о свободе для своей исконной родины, заинтересовалось «потайным средством», которое могло бы ударить угнетательницу-Британию под дых, атаковав её всемирную морскую торговлю и неисчислимый военный флот.
Первоначально помощь выглядела смехотворной: собранных денег хватило только на модельку длиной в 3/4 метра с пружинным заводом. Но модель эта плавала на глазах восхищённых «пайщиков»! И руководители общества сразу предложили Холланду воспользоваться средствами из «боевого фонда» (уже куда более солидного) и построить настоящую субмарину, пригодную для атаки английских кораблей. Изобретателю только этого и хотелось. За год с небольшим и за 4000 долларов (всего примерно 400 фунтов; вспомним о ховгардовском проекте ценой более чем в 100 раз выше!) со стапеля небольшой верфи в Олбани сошла его первая субмарина. Это была уже не байдарка: при длине почти 4,5 м и ширине под метр внутри корпуса удалось разместить не только самого подводника, но и механический двигатель. Причём для своего времени «последний писк моды» — керосиновый мотор с двумя цилиндрами.
Кстати, сам корпус выполнялся двойным, с наружной и внутренней обшивкой. Впервые такое техническое решение предложил ещё в 1866 году также американец Барбор, построивший оригинальную лодку на двух человек с экзотическим газовым двигателем Ленуара на светильном газе. Её наружный корпус выполнялся из меди, чтобы избежать обрастания и коррозии, тогда как внутренний, находящийся в
20 — 40 см, из более дешёвой и прочной стали. Промежуток в основном заполнялся деревом: автор полагал, что при всяких неприятностях и ударах оно сможет самортизировать и внутренняя обшивка не даст сколь-нибудь опасной течи. Стоит отметить, что, помимо этого новшества, барборовская субмарина имела ещё одно, также ставшее впоследствии общепринятым. Речь идёт о защитной конструкции вокруг гребного винта в виде своего рода рамки. Вообще проект содержал ряд любопытных технических решений, но был обречён на забвение из-за специфики двигателя. Хотя Барбору и удалось построить опытный экземпляр, его лодку, естественно, на вооружение не приняли и дальнейшего развития она не получила. Возможно, прежде всего из-за недостаточного упорства изобретателя.
Подводная лодка конструкции Холланда «№ 1», США, 1878 г.
Строилась на верфи в Олбани. Тип конструкции — двухкорпусный. Водоизмещение подводное 2,25 т. Размеры; длина 4,42 м, ширина 0,91 м, высота корпуса 0,76 м. Материал корпуса; сталь. Глубина погружения — 15 м. Двигатели: керосиновый мотор, мощность 4 л.с. + педальный привод, скорость в позиционном положении — 3,5 уз. Вооружение: не устанавливалось, проектировалась буксируемая мина. Экипаж: 1 чел. После испытаний затоплена конструктором в сентябре 1879 г. в р. Пассиак. Поднята в 1927 г., сдана в музей.
А вот Холланду его было не занимать, хотя начиналось всё отнюдь не благополучно. Готовую субмарину конная упряжка в 16 лошадей довезла до моста через речку Пассиак, откуда предполагалось начать испытания. Но неаккуратные возницы по сути дела просто вывалили будущую «грозу Британии» в воду. Итог последовал незамедлительно: она затонула. Впрочем, речка в том месте была глубокой, и через пару дней лодку вытащили на берег. И тут выяснилось, что виновником стал завод-изготовитель, плохо выполнивший клёпаные соединения листов обоих корпусов, внешнего и внутреннего. Брак устранили довольно быстро, но тут выяснилась другая напасть. После затопления керосиновый мотор отказался работать. Между тем, грозные фении и вездесущие газетчики хотели либо результата, либо головы конструктора. И Холланд нашёл оригинальное решение. Он нанял паровой катер, из котла которого сделал отвод пара по резиновому шлангу, спущенному в люк «подводной» лодки. Пар подавался непосредственно в цилиндры 4-х сильного моторчика, и «изделие» довольно бодро сдвинулось с места. Заказчики и зеваки могли наблюдать за экзотической картиной: головой с пышными усами и в котелке, буквально торчавшей из воды (ограждение люка составляло всего десяток сантиметров) и двигавшейся в разных направлениях на длину «поводка». В результате мотор удалось продуть и просушить, и он заработал.
Смелому ирландцу (действительно, вряд ли он успел бы выбраться из «мышеловки» при малейшей волне) воздали должное. Холланд продемонстрировал, как его лодочка может нырять и всплывать, и даже пробыл под водой час на глубине около 4 м. Более того, при работе мотора скорость достигала 3,5 узла — совсем неплохо, если вспомнить куда более профессиональные и во много раз более крупные французские «электроходы». А ведь шёл только 1878 год. Но, тем не менее, все ясно понимали, что атака англичан на морских просторах откладывается надолго. Один человек физически не мог и управлять двигателем и самой субмариной, да ещё и применять оружие. Не говоря уже о полной неспособности её самой плавать даже при небольшом волнении. В итоге через год конструктор учинил над своим творением экзекуцию. Он снял с лодки всё мало-мальски пригодное и ликвидное оборудование и затопил её всё в том же Пассиаке. Почти полвека спустя в 1927 году, когда сам Холланд уже давно принадлежал истории подводного судостроения и занимал в ней большую главу, субмарину нашли, подняли и сдали в музей небольшого города Паттерсон, где она заняла место главного экспоната.
Пока британское Адмиралтейство планомерно гасило энтузиазм своих изобретателей-«подводников», в бывшей английской заокеанской колонии, а теперь — самой экономически могущественной державе мира, энергичные инженеры продолжали свои опыты. И, в конце концов, именно Соединённые Штаты стали родиной настоящих субмарин, пригодных не только для экспериментов и рекламных «страшилок» в духе сэра Бэзила Захарова, но и для боевого использования.