Главная > Развитие подводных лодок

На базе дизеля

Когда морской министр Франции воспротивился попыткам вернуться к строительству чисто электрических подводных лодок, он не имел в виду пароэлектрическую энергетическую установку, которой был оснащен Нарвал. Пелетен настоял на заказе двух дизель-электрических подводных лодок, которые и были построены в 1903 г., но из-за отсутствия надежных дизелей вынуждены были в течение пяти лет плавать только под гребными электродвигателями...

Историю двигателя, совершившего переворот в подводном плавании, следует исчислять с 1824 г., когда французский инженер Саади Карно издал очень небольшое по объему сочинение, обессмертившее его имя. Свою книгу Карно начал с восхваления паровой машины, получившей к тому времени широкое распространение, но при этом указал, что ее теория совершенно не разработана. Тщательно исследовав круговой тепловой процесс (цикл). Карно сформулировал условия, работая в которых тепловой двигатель будет иметь наибольший КПД. Заметим, что КПД самых совершенных паросиловых установок той поры не превышал 2 %. Карно критически подошел к оценке применения водяного пара в качестве теплоносителя:

Водяной пар, писал он, может быть образован только в котле, в то время как атмосферный воздух можно нагревать непосредственным сгоранием, происходящим в нем. Этим была бы избегнута не только большая потеря в количестве тепла, но и в его градусах...

Карно предложил употреблять в качестве теплоносителя атмосферный воздух, который, по его мнению, имел большое преимущество перед паром, и рассматривал цикл в таком двигателе:

...сперва сжать воздух насосом, затем пропустить его через вполне замкнутую топку, вводя туда маленькими порциями топливо при помощи приспособления, легко осуществимого; затем заставить воздух выполнить работу в цилиндре с поршнем или в другом расширяющемся сосуде и, наконец, выбросить его в атмосферу...

Только спустя двадцать лет после смерти С. Карно, последовавшей в 1832 г., его сочинением заинтересовались ученые и изобретатели. Успех сопутствовал некоторым из них, но полнее всех идеи Карно воплотил в реальную конструкцию немецкий инженер Рудольф Дизель, который в 1892 г. предложил поршневой двигатель, принципиально отличный от всех предшествующих. Двигатель, названный в честь изобретателя дизелем, работал следующим образом.

В цилиндр всасывался воздух, который подвергался там сильному сжатию и соответственно нагревался до высокой температуры. Затем в цилиндр подавалось в распыленном состоянии горючее, которое в среде раскаленного воздуха воспламенялось. Газы расширялись, а затем при обратном ходе поршня выталкивались из цилиндра наружу.

Обратим внимание, ведь это как раз тот цикл, который рекомендовал С. Карно за 70 лет до того, как Р. Дизель изобрел свой двигатель! Каким научным предвидением должен был обладать ученый, чтобы описать цикл двигателя, не только еще не построенного, но и не задуманного!

Сравним осредненные удельные показатели [массу в кг/л. с. и расход топлива в г/ (л. с. * ч)] энергетических установок надводного хода, применявшихся на подводных лодках к 1908 г.:

Дизельная установка имела подавляющее преимущество по экономичности, что в конечном счете позволяло получить большой выигрыш в суммарной массе энергетической установки и бортового запаса топлива. Кроме того, дизельная установка по сравнению с паросиловой (с ее паровым котлом, многочисленными вспомогательными механизмами и теплообменными аппаратами) значительно компактнее. Дизельную установку можно было быстро запустить и остановить, а значит, и сократить время перехода подводной лодки из надводного положения в подводное и наоборот. Дизель по агрегатной мощности значительно превосходил двигатели внутреннего сгорания, работающие на легком топливе, и позволял на крупных подводных лодках обходиться одним-двумя двигателями на гребной вал, сводя к минимуму дробление мощностей, при котором ухудшаются удельные массовые и экономические показатели энергетической установки. И еще одним первостепенным преимуществом перед двигателями, работавшими на легком топливе, обладала дизельная установка - взрывобезопасностью. Сообщения прессы:

26 апреля 1904 г. Сильнейший взрыв в Неаполе на итальянской подводной лодке Фока. 16 убитых и 9 раненых.

29 апреля 1904 г. На подводной лодке США Фултон взрыв газолина. л раненых.

5 февраля 1905 г. На английской подводной лодке А-5 два взрыва. 6 убитых и 12 раненых.

15 октября. 1905 г. На английской подводной лодке А-4 взрыв. Подводная лодка затонула.

Это лишь небольшая часть сообщений о катастрофах на подводных лодках из-за взрыва паров легкого топлива.

Раньше других на новый двигатель обратили внимание кораблестроители России. В 1898 г. видный инженер-кораблестроитель К. П. Боклевский предложил применять дизель на кораблях. Примерно в то же время ранее упоминавшийся автор проекта бензинового двигателя для подводной лодки Дельфин инженер Б. Г. Луцкий разработал проект замены паросиловой установки миноносца двумя дизелями, но морское министерство, формально поддержавшее предложение, в дальнейшем им не занималось.

Гораздо оперативнее чиновников морского министерства действовали русские судостроители. Весной 1903 г. вступил в строй танкер озерного типа Вандал - первое в мире дизельное судно, построенное на Сормовском заводе в Нижнем Новгороде (ныне завод "Красное Сормово" имени А. А. Жданова в г. Горьком).

Одним из первых оценил перспективность применения дизеля на подводной лодке И. Г. Бубнов. Еще во время русско-японской войны он приступил к проектированию двух дизель-электрических подводных лодок. На первой из них - Миноге водоизмещением 117/142 т впервые в мировой практике были применены реверсивные дизели, разработанные и построенные заводом "Л. Нобель" в Петербурге (ныне ленинградский завод "Русский дизель"), позволявшие осуществлять реверс быстро, без каких-либо дополнительных переключений. Установленные один за другим два дизеля (каждый мощностью 120 л. с.) работали на общий гребной вал, на котором размещался гребной электродвигатель мощностью 70 л. с. Из-за значительной разницы в мощности дизелей и гребного электродвигателя, работавших на общий гребной вал, лодка была оснащена ВРШ. Такое решение применялось на всех последующих русских подводных лодках, проектированием которых руководил Бубнов. Скорость Миноги составляла 11/4,5 уз, а дальность плавания 700 (10)/30 (3,5) миль. В 1909 г. лодка вошла в строй.

При проектировании второй дизель-электрической подводной лодки - Акулы водоизмещением 370/475 т ставилась задача создать подводный корабль, способный совершать дальние переходы и наносить удары по противнику вблизи его берегов. Печальный опыт русско-японской войны диктовал потребность в таких подводных лодках. На каждый из трех гребных валов Акулы работал дизель мощностью 300 л. с. Гребной электродвигатель такой же мощности размещался на среднем валу.

Вплоть до начала первой мировой войны Акула, вступившая в строй в 1911 г., являлась одной из самых мощных и мореходных подводных лодок в мире, о чем дает представление сравнение основных тактико-технических данных Акулы и подводной лодки с бензиновыми двигателями типа Кайман, которые примерно в это же время строились в Петербурге на верфи Охтинского адмиралтейства (ныне "Петрозавод") по проекту американского конструктора Лэка:

Превосходство Акулы дополнялось и ее более высокими мореходными качествами: она могла плавать в штормовую погоду при волнении моря 7-8 баллов. Отзыв командира об одной из подводных лодок типа Кайман:

Плавать на Кайманах при волне 4 балла уже трудно, при волне 5 баллов - более трудно, а при 6 - борьба за существование.

В 1911 г. в ходе дискуссии о программе строительства русского флота морское министерство опросило офицеров-подводников. Большинство из них сочло наиболее удачной подводную лодку Акула. Когда Главный морской штаб принял решение о строительстве серии больших подводных лодок водоизмещением 600-650 т, Бубнов представил на конкурс проект, являвшийся дальнейшим развитием лодки Акула. Первый корабль серии - подводная лодка Барс водоизмещением 650/780 т с энергетической установкой мощностью 2 X 1320/2 X 450 л. с. и скоростью 18/6,7 уз был заложен на Балтийском заводе в 1913 г., а в 1915 г. вступил в строй.

Создание лодок типа Барс сопровождалось серьезными трудностями. Предусмотренные проектом дизели для головной лодки заказали в Германии, а для остальных кораблей серии - на отечественных заводах, но ни один из двигателей получен не был. Чтобы как-то выйти из положения, было решено часть лодок оснастить дизелями мощностью 250 л. с., демонтировав их с дизельных канонерских лодок, плававших на Амуре, а разницу в массе между проектными и установленными двигателями компенсировать 80 т свинцового балласта. В результате надводная скорость лодок снизилась до 11,5 уз. Но двигателей с канонерок хватило лишь на несколько лодок, в связи с чем пришлось срочно приобретать за рубежом дизели (далеко не лучшего качества) мощностью 120 л. с.. позволившие развить скорость 13 уз. Проектными дизелями удалось оснастить только две подводные лодки - Змею и Кугуар, - которые на полном надводном ходу развивали скорость 17 уз. Существенным недостатком подводных лодок типа Барс было отсутствие водонепроницаемых переборок, что значительно снижало их живучесть.

Одновременно русский флот пополнялся подводными лодками типа Нарвал, проект которой разработала фирма "Голланд", а представил на конкурс Невский завод. При водоизмещении 673/1045 т и мощности энергетической установки 2х850/2х450 л. с. скорость лодки составляла 12/10 уз. Эти лодки также не удалось обеспечить дизелями проектной мощности. Вместо них на каждую лодку установили четыре дизеля по 160 л. с. американского производства. Потеря более 30 % мощности привела к снижению скорости на 6,5 уз. Головная лодка вступила в строй в 1915 г.

Уже в ходе строительства и испытаний' подводных лодок типа Барс И. Г. Бубнов пересмотрел некоторые свои конструкторские концепции. Представленная на конкурс в 1915 г. двухкорпусная подводная лодка Бубнова с водонепроницаемыми переборками по основным тактико-техническим элементам не уступала лучшим конкурсным проектам, например английской подводной лодки типа L, считавшейся в то время одной из лучших в иностранных флотах.

Отечественное подводное кораблестроение многим обязано Ивану Григорьевичу Бубнову. Его работы легли в основу так называемого русского типа подводной лодки, отличавшейся рядом конструктивных достоинств и мощным вооружением. Как истинный патриот своей Родины И. Г. Бубнов сразу после Великого Октября признал Советскую власть и отдавал все силы и энергию повышению боевой мощи флота.