Главная > Развитие подводных лодок

В поисках единого двигателя

Из многих проблем, возникающих при развитии подводного плавания, наиболее сложной была проблема создания энергетической установки подводного хода. Пришедший на смену "мускульному" тепловой двигатель не мог работать под водой без атмосферного воздуха. Попытки как-то приспособить тепловой двигатель для подводного хода, вроде аккумулирования пара в емкостях-накопителях, или применение топлива, в составе которого имелся кислород, выделявшийся в процессе горения, в конечном счете закончились неудачей. Раздельные для надводного и подводного хода пароэлектрические и дизель-электрические установки являлись вынужденным и далеко не идеальным решением, так как внутри корпуса лодки приходилось размещать разнотипные энергетические установки, суммарная масса которых составляла 40-50 % ее водоизмещения. На ухудшение массовых показателей таких комбинированных установок существенное влияние оказывала обеспечивающая подводный ход электрическая часть с удельной массой около 80 кг/л. с.

Конструкторы подводных кораблей все чаще возвращались к идее создания единого для надводного и подводного хода двигателя, способного работать без доступа атмосферного воздуха. Как известно, идею не раз пытались реализовать их предшественники в 19 в. Во Франции в 1901 г. по проекту инженеров Бертена и Петитхомма была построена подводная лодка водоизмещением 222 т, получившая шифр V, на которой в качестве единого двигателя был применен 4-цилиндровый дизель мощностью 172 л. с. В надводном положении предполагалось получить скорость 10 уз, под водой - около 6 уз. Два цилиндра двигателя должны были работать на гребной винт, а два других - на компрессор, сжимающий отработавшие газы до 3 кг/см2, которые охлаждались, накапливались в специальной емкости и продувались за борт периодически, что исключало постоянный след, демаскирующий подводную лодку. Запас сжатого воздуха для работы дизеля в подводном положении хранился в баллонах.

Результаты испытаний разочаровали. Чтобы обеспечить подводный ход, потребовался запас сжатого воздуха, для хранения которого на лодке пришлось разместить 520 стальных баллонов массой около 60 т, составившей почти 23 % водоизмещения корабля. Кроме того, мощность дизеля, потребляемая компрессором, оказалась намного больше проектной, и для движения лодки оставшейся ее части было недостаточно. Это вызывалось специфическим недостатком тепловых двигателей, затрата мощности которых на работу компрессора, удаляющего за борт продукты горения, возрастает пропорционально глубине погружения.

Несмотря на постигшую их неудачу, изобретатели (Бертен - директор судостроительного завода и Петитхомм - главный корабельный инженер французского флота) настояли на постройке аналогичной подводной лодки с водоизмещением, увеличенным до 300 т. Лодка, названная Омегой, лишь подтвердила недостатки прототипа, в связи с чем ее пришлось переоборудовать под пароэлектрическую энергетическую установку. Она вступила в состав флота под названием Аргонавт.

В 1908 г. во Франции была построена подводная лодка Шарль Брун водоизмещением 365/450 т с оригинальной единой для надводного и подводного хода энергетической установкой. В двух водотрубных паровых котлах между трубками размещалась сода. При работе котла тепло сначала аккумулировалось в соде, затем от нее через стенки трубок передавалось воде, образовывался пар для работы паровой машины. Перед погружением лодки горение в котлах прекращалось, шахты подвода воздуха и отвода дымовых газов герметизировались. Сода за счет накопленного тепла продолжала нагревать воду в котлах, превращая ее в пар. Казалось, задача .вешена. Но уже в начале испытаний выяснилось, что дальность плавания лодки в подводном положении составила всего 6 миль. Началось "лечение", которое весьма сложно осуществлять на построенном в соответствии с конкретным проектом корабле. В конце концов, пришлось установить гребной электродвигатель и аккумуляторную батарею, что практически свело на нет саму идею единого двигателя. В 1912 г. испытания были прекращены.

Наибольший успех в решении проблемы единого двигателя для подводной лодки сопутствовал С. К. Джевецкому. В 1909 г. итальянский инженер Дель-Пропосто предложил русскому морскому министерству проект подводной лодки, двигатели внутреннего сгорания которой могли работать в подводном положении, используя бортовой запас сжатого воздуха. Морской технический комитет под председательством А. Н. Крылова проект одобрил, но одновременно отклонил претензию изобретателя на приоритет. Со свойственной ему прямотой Крылов докладывал:

...Совершенно иначе обстоит дело с предлагаемым г. Дель-Пропосто проектом контракта, который, можно сказать, по всем пунктам является неприемлемым. Дело в том, что § 1 этого проекта г. Дель-Пропосто перечисляет особенности своей системы и требует, чтобы Балтийский завод признал их новыми и чтобы Морское министерство признало право его, Дель-Пропосто, собственности, а Балтийский завод обязался бы уплатить ему вознаграждение в течение 15 лет за применение к построенным лодкам какой-либо из перечисленных им особенностей.

Это требование основано на явном недоразумении, ибо основная идея системы - использование под водой того же двигателя с внутренним сгоранием, что и для надводного хода, за счет запасаемого в резервуарах сжатого воздуха - не только не составляет новизны, но уже осуществлена и испытана на построенной по проекту г-на Джевецкого Металлическим заводом лодке "Почтовый"...

После отклонения морским министерством "водобронного" миноносца Джевецкий продолжал изыскивать способы улучшения ходовых качеств подводных лодок и в 1903 г. разработал проект подводного корабля водоизмещением 134/146 т, вооруженного 4 торпедными аппаратами, применив на нем в качестве единого двигателя бензиновый мотор. В надводном положении на общий гребной вал работали два бензиновых мотора по 130 л. с., обеспечивая скорость около 12 уз и дальность плавания 350 миль. При движении под водой со скоростью около 6 уз в течение 5 ч использовался один мотор, для работы которого на лодке в 45 стальных баллонах хранилось 11,5 м3 воздуха под давлением 200 кгс/см2. Автоматический редукционный клапан понижал давление воздуха до 18 кгс/см2, после чего он поступал к пневматическому двигателю компрессора, непрерывно удалявшего за борт выхлопные газы. Для повышения КПД пневмодвигателя воздух подогревался выхлопными газами. Отработавший в двигателе компрессора воздух под небольшим давлением поступал к карбюратору бензинового двигателя и в помещение лодки для обеспечения жизнедеятельности экипажа.

Проект был настолько детально разработан, что Морской технический комитет не только утвердил его, но и рекомендовал построить не одну, а две подводные лодки. На первую из них в 1905 г. был выдан заказ Металлическому заводу в Петербурге (ныне Ленинградский металлический завод). В 1906 г. лодка была заложена и получила название "Почтовый". Строительство шло быстро. Уже в ноябре 1906 г. начались швартовные испытания, а в 1909 г. (по иронии судьбы в это время и рассматривался в Морском техническом комитете проект Дель-Пропосто) на "Почтовом" был поднят флаг и он вступил в состав Балтийского флота.

Будучи принципиально новым инженерным сооружением, лодка не избежала недостатков, наиболее серьезным из которых являлась малая глубина погружения - около Юм - из-за вышеуказанного возрастания (при увеличении глубины погружения) мощности компрессора, удаляющего за борт продукты горения. Существенными недостатками являлись чрезмерный шум при работе бензинового мотора под водой и след пузырьков выхлопных газов, демаскирующий лодку. В результате намечавшаяся закладка второй лодки была отменена, а Почтовый из состава флота выведен и передан в Учебный отряд подводного плавания.

Однако в истории подводного кораблестроения "Почтовый" занял прочное место. Много способов использования тепловых двигателей для движения под водой предлагалось в начале 20 в., но все они, как правило, оставались патентной заявкой или в лучшем случае пояснительной запиской с приложением чертежей. На этом фоне корабль С. К. Джевецкого был исключением. Даже осторожный в своих оценках А. Н. Крылов отметил Почтовый как удачный опыт, который "необходимо развивать".

Джевецкий отчетливо представлял недостатки лодки и со свойственной ему настойчивостью работал над их устранением. В 1909 г., почти одновременно с вступлением Почтового в состав флота, он закончил проект нового подводного корабля, в котором были учтены дефекты первенца. Вместо бензиновых моторов предусматривались дизели, а для того чтобы на больших глубинах не удалять отработавшие газы, небольшой гребной электродвигатель с аккумуляторной батареей. Проект не был реализован.

Технический кругозор Джевецкого был феноменально широк и подводное кораблестроение являлось отнюдь не единственным направлением, которым он интересовался. Теория авиации, минное дело, приборостроение электротехника, винтовые движители и многие другие области техники и науки привлекали изобретателя и не только в познавательных целях, а применительно к практическому использованию. До последних лет жизни Степан Карлович обладал ясным умом и завидной работоспособностью. Так, в возрасте 84 лет он занялся разработкой кинетической теории газов, его сообщения не раз докладывались в Парижской Академии наук, а также публиковались в ее "Известиях". С. К. Джевецкий скончался в возрасте 95 лет. За несколько дней до смерти в Парижской Академии наук было доложено его последнее научное сообщение.