Вадим Собин. Подводные лодки Оттомара Борисовича Герна
Статья Вадима Собина с сайта TOPWAR от 3 марта 2021 года.
В июне 1854 года 27-летний военный инженер-фортификатор штабс-капитан Оттомар (Константин) Борисович Герн прибыл в Ревель. Здесь он должен был осуществлять мероприятия по усилению обороноспособности города, поскольку началась Крымская война и ожидались нападения англо-французской эскадры. По мнению Герна, береговую оборону порта необходимо было дополнить активными элементами, и он разработал проект подводного брандера, имеющего в носовой части заряд взрывчатого вещества. Данное судно он рассчитывал применять во время скрытых атак вражеских судов.
Военно-инженерное ведомство, ведавшее в то время береговой обороной приморских крепостей, заказало мастерским Ревельского порта небольшую деревянную подлодку. Построенное в сжатые сроки судно обошлось казне в тысячу рублей. В носовой части подводной лодки располагалось конусообразное зарядное отделение. Оно по замыслу конструктора отделялось от корпуса лодки после того как прикреплялось к днищу вражеского корабля: «подводный брандер» отходил а заряд приводился в действие при помощи электрического запала.
Чертеж подводной лодки, изобретенной преподавателем Главного инженерного училища капитаном Лейб-гвардии Саперного батальона О.Б.Герном в 1854 году. Экспонат выставки «1853 — 1856 гг. События и образы Крымской войны»
При погружении в трюм лодки через забортный кингстон принимался водяной балласт. Балласт принимался до тех пор, пока над поверхностью не оставались смотровой колпак, а также вентиляционные трубы, которые закреплялись на специальных поплавках. Кроме того, поплавки удерживали подводную лодку на заданной глубине, которая не превышала 2 метров. При всплытии воду откачивали ручным насосом. Движителем являлся двухвитковый архимедов винт, имеющий ручной привод. Привод состоял из гребного вала и маховика, который связывался с ним за счет зубчатой передачи. Вращением маховика осуществлялся ход подлодки. Для управления использовался расположенный позади гребного финта вертикальный руль с штуртросами и румпелем. Экипаж судна – 4 человека.
Комиссией Военно-инженерного ведомства 5 сентября 1854 года в одной из гаваней Ревельского порта были проведены испытания лодки О.Б. Герна. В результате оказалось, что судно плохо управляемо, а корпус в подводном положении недостаточно герметичен. Комиссия предложила разработать новый проект подводной лодки, которая имела бы железный корпус.
Поскольку британские корабли в мае 1854 года напали на Ревельский порт проектные работы пришлось отложить. Инженер Герн в это время принимал активное участие в обороне порта. Он руководил установкой на острове Нарген артиллерийских батарей. Только 2 июня 1855 года ему удалось закончить проект нового судна. Морское министерство по поручению Военно-инженерного ведомства заказало изготовление подводной лодки Механическому и литейному заводу братьев К. и А.Фрикке, который находился на Васильевском острове. Морское ведомство направило капитан-лейтенанта П.П. Крузенштерна – внука легендарного адмирала И.Ф. Крузенштерна – наблюдать за ее постройкой. Этот образованный и знакомый с техникой человек внес несколько предложений, которые улучшили конструкцию подлодки.
Проекции первого варианта подводной лодки О.Б. Герна. Реконструкция и чертежи Сокорнова А.Б.
Подводная лодка № 2, которую построили всего за 3 месяца, 5 сентября 1855 года была готова проведению ходовых испытаний. Клепаный корпус выполнили без набора. Для корпуса использовали 3-миллиметровые железных листы, соединенные в пазах и стыках однорядным заклепочным швом. Корпус судна состоял из верхней и нижней частей, которые по форме были похожи на две шлюпки, причем верхняя (обращенная кверху днищем) являлась плоскодонной, а нижняя имела острые обводы в оконечностях. В верхней части кроме экипажа находились различные механизмы и устройства, в нижней — шлюзовая водолазная камера и водяной балласт. Обе части в корме и в носу имели деревянные платформы, на которых размещался экипаж (каждая из подводных лодок Герна вмещала 4 человека). В оконечностях корпуса имелись острые ребра с проушинами, которые предназначались для подвешивания подводной лодки при ее транспортировке надводными судами в район боевого применения. Зарядное отделение было таким же, как и у первой подлодки Герна.
В качестве движителя применялся двухлопастной винт, приводимый в действие через маховик мускульной силой. Для движения лодки были необходимы усилия двух матросов. На подводной лодке Герна впервые в практике российского подводного судостроения был применен гребной винт.
Лишь спустя 9 лет (в 1863 году) И.Ф. Александровский вторым в истории российского подводного судостроения использовал на сконструированной им подлодке гребной винт. Приоритет Герна в использовании винтового движителя подтверждают и чертежи его подлодки № 2, которые были обнаружены в ЦГАВМФ. Поршневой насос, соединенный маховиком при помощи шестерни, осуществлял вдувную вентиляцию через приемную трубу и резиновый шланг. Верхний конец шланга закреплялся на поплавке. Кроме того, на нем крепился верхний конец трубы самотечной вытяжной вентиляции.
Чертеж второго варианта подводной лодки (1855 г.):
а — продольный разрез; б – план
1 — деревянные платформы; 2 — поплавки труб вентиляции; 3 — трубопровод вентиляции с арматурой;
4 — нактоуз; 5 — насос вдувной вентиляции; 6 — смотровой колпак;
7 — маховик с редукторными передачами; 8 — рукоятка маховика; 9 — гребной вал с винтом.
В нижней части подводной лодки между двумя поперечными переборками размещалась шлюзовая камера. В ее днище имелись люк для водолаза, смотровые иллюминаторы, а также ниша подводного якоря. В середине верхней части корпуса подводной лодки был сделан вырез, закрывавшийся смотровым стеклянным колпаком, который был огражден железной решеткой (он использовался в качестве входного люка). Водяной балласт при погружении принимался через забортный кингстон непосредственно в трюм. Глубина погружения регулировалась путем приема воды или ее откачки при помощи ручного насоса. Как и на первой подводной лодке Герна, здесь тоже предусматривался вертикальный руль со штуртросами к штурвалу от румпеля. Штурвал устанавливался в средней части подлодки.
Ходовые испытания подводной лодки № 2 проводились на Малой Неве в течение двух недель. Судном командовал капитан-лейтенант П.П. Крузенштерн. На глубине два метра (все подводные лодки Герна погружались на такую глубину) герметичность корпуса нарушалась, и через заклепочные швы внутрь судна проникала забортная вода. После испытаний подлодка была поднята на набережную Галерного островка. Там оно находилось до 5 января 1857 года. Затем подлодка была доставлена на Ижорский завод санным путем. Трехмиллиметровая обшивка была заменена более толстыми листами, которые соединили двухрядным заклепочным швом. Стоимость подводной лодки, включая смену обшивки, составила 4380 рублей.
Подводная лодка № 2 19 октября 1857 года была доставлена в Петербург на буксире колесного парохода «Нева». Повторные испытания, которые состоялись осенью 1861 года, прошли успешно: при погружении корпус судна не пропускал воды, подлодка хорошо управлялась в надводном и в подводном положениях, но прикрепление заряда к судну противника оказалось практически невыполнимым. Комиссия решила, что лодку необходимо снабдить приборами для определения собственной скорости, и скорости течения в акватории, поскольку скорость судна была невелика.
Позднее Герну предложили разработать проект лодки имеющей вдвое большее водоизмещение. Новый проект был разработан к весне 1863 года. Основным проектным новшеством стало использование газового механического двигателя. Его по заданию Герна спроектировал и построил полковник Н.А. Петрашевский. Кроме того, он сконструировал принципиально новую систему вентиляции. Впервые для откачки водяного балласта использовался поршневой насос с приводом от гребного вала через разобщительную муфту. Подводную лодку № 3, водоизмещение которой составляло 16 тон, заказали Ижорскому заводу, который осенью 1864 года завершил формирование корпуса (стоимость составила 7000 рублей). К тому времени по проекту Петрашевского был изготовлен газовый (аммиачный) двигатель, но во время испытаний стало понятно, что методика использования жидкого аммиака не разработана. В связи с этим конструкторам пришлось отказаться от установки данного двигателя и вновь прибегнуть к использованию мускульной силы. Подлодка № 3 успешно прошла испытания в Колпинском пруду. Судно хорошо управлялось и надежно держало по компасу направление. Корпус новой подлодки обладал достаточной герметичностью. Однако как и предыдущие суда под водой она имело низкую скорость. Кроме того, оказалось, что предусмотренная на подводной лодке мина является весьма ненадежным оружием.
Проекции четвертого варианта подводной лодки О.Б. Герна с торпедой его же конструкции. Реконструкция и чертежи Сокорнова А.Б.
Инженер Герн понимал, что подводная лодка принесет практическую пользу только в случае, если будет оснащена эффективным механическим двигателем, который позволит значительно увеличит скорость движения в подводном положении. Он обратил внимание на электромашины, но отсутствие компактных аккумуляторных батарей делало невозможным их практическое использование на подводных судах. Когда стало известно, что французский капитан Бургуа испытывает спроектированную им подводную лодку с пневматическим двигателем, Герн отправился во Францию и принял непосредственное участие в испытаниях судна.
Тщательно изучив воздушный двигатель, он заказал у нескольких парижских фирм некоторое количество экспериментальных двигателей, в числе которых были и двигатели работавшие на сжатом воздухе. Герн обогащенный идеями французов уже по собственной инициативе приступил к разработке проект подводной лодки № 4. В новом проекте он учел собственный опыт, а также опыт иностранных конструкторов.
Морское министерство заинтересовалось новым проектом. Постройку подводной лодки которая по своим тактико-техническим характеристикам превосходила все предыдущие проекты была заказана Александровскому заводу в Петербурге (позднее Пролетарский завод). Строительство судна было завершено в 1867 году. В конструктивном отношении новый проект стал значительным шагом в развитии отечественного подводного судостроения. Корпус подлодки (запас плавучести 64%), который был выполнен из металла, представлял собой веретенообразное тело. Конструктивно он состоял из обшивки, 16 внутренних шпангоутов (шпация 60 см), плоской и двух сферических поперечных переборок, которые были обращены выпуклостью внутрь судна. Причем первая была литой, а вторая кованой. Плоская и вторая сферическая переборки разделяли внутренний объем подводной лодки на 3 отсека с герметичными дверями. Конусообразный железный обтекатель крепился к носовой переборке. Он заполнялся деревом и в случае столкновения подводной с какими-либо объектами выполнял роль амортизатора.
Чертеж подводной лодки №4 (реконструкция Сокорнова А.Б.):
1 — проницаемая носовая оконечность — амортизатор; 2 — подводный якорь; 3 – балластная цистерна; 4 — кингстон балластной цистерны; 5 — ящик со спасательными поясами; 6 – кингстон носового отсека — шлюзовой камеры; 7 — люк для выхода водолаза; 8 — лебедка подводного якоря; 9 — лебедка кингстона балластной цистерны (по левому борту); 10 — лебедка кингстона носового отсека (по правому борту); 11 — воздушный насос (по левому борту); 12 — осушительная помпа (по правому борту); 13 — бак с натриевой известью; 14 – кислородные баллоны; 15 — уравнительная цистерна; 16 — выдвижная башня — поплавок с сальником; 17 – угольная яма; 18 — паровой котел; 19 — бачок жидкого топлива (по правому борту); 20 — двигатель; 21 — воздухохранитель (по левому борту); 22 — линия гребного вала; 23 — баллер вертикального руля; 24 — баллер горизонтального руля; 25 — вертикальный руль; 26 — горизонтальные рули; 27 — гребной винт; 28 — кормовой рым, 29 — носовой рым, 30 — кингстон уравнительной цистерны, 31 — торпеда О.Б. Герна
Носовой отсек, который ограничивали обе сферические переборки, являлся шлюзовой камерой объемом 3 кубических метра. В ее нижней части размещалась балластная цистерна (1,6 т), внутри которой располагался клюз подводного якоря, а также тросовый привод его лебедки. Средний отсек объемом 11 кубических метров, в котором располагался центральный пост управления, ограничивался второй сферической и плоской поперечной переборкой. Здесь располагались две ручные помпы, лебедки подводного якоря и кингстонов, ноктоуз магнитного компаса, штурвал вертикального руля и уравнительная цистерна. Башня — поплавок с установленной откидной крышкой задвигалась или выдвигалась при помощи винтового механизма. Башня могла быть поднята на 0,5 м выше верхней кромки корпуса. Это позволяло увеличивать или уменьшать объем подводной лодки и менять глубину ее погружения. Башню использовали как входной люк, для наблюдения за горизонтом и вентиляции. В трюме среднего отсека находилась цистерна с известью, три кислородных баллона и вентилятор, которые входили в систему регенерации воздуха.
В кормовом отсеке объемом 11 кубических метров размещался паровой котел с герметизированной топкой (мощность 6 л.с., 120 об/мин.), баллеры горизонтального и вертикального рулей, гребной вал, компрессор и вдувной вентилятор с приводами от гребного вала. Здесь же располагался ящик для дров, древесного угля или брикетов спец. топлива, а также баллон со сжатым воздухом и бачок для скипидара. Один из вариантов проекта предусматривал установку винта регулируемого шага вместо обычного двухлопастного.
В основе энергетической установки, которая была сконструирована из расчета использования пневматического двигателя или паровой машины, стояла двухцилиндровая комбинированная машина. В надводном положении силовой агрегат работал как паровая машина, горение древесного угля или дров в топке котла поддерживалось кислородом из атмосферного воздуха, а газы и отработавший пар уходили в атмосферу. При погружении в герметизированной топке сжигали обогащенные кислородом брикеты или скипидар, который подавался через форсунку одновременно с кислородом (вероятно в этом случае осуществлялся поддув топки при помощи вентилятора). Пар и отработавшие газы отводили за борт. Кроме того, в подводном положении предусматривалась непосредственная подача сжатого воздуха к золотникам машины. В этом случае она становилась пневматическим двигателем. По расчетам Герна запаса топлива хватало на 5 часов хода в подводном положении, а сжатого воздуха – на милю. Судовые системы включали осушительный и вентиляционный трубопроводы, воздухопровод и трубопровод для подачи кислорода.
Постройка подводной лодки была закончена в 1867 году. Испытания проходили в течение 9 лет в Итальянском пруду Кронштадтского порта. За это время Герн внес большое количество усовершенствований.
Например, форсунка Шпаковского была заменена более эффективной, изменилось рулевое устройство. Герн сам сконструировал, а также построил на Петербуржском заводе Берда большую (длина 7 метров, диаметр 1 метр, масса 5 тонн) и весьма тихоходную торпеду. Кроме этого, конструктор подал идею крепления торпеды снаружи, под корпусом подводной лодки.
В результате усовершенствований к середине 70-х подводная лодка № 4 хорошо управлялась на испытаниях, но в подводном положении мог использоваться только пневматический двигатель — не удалось надежно герметизировать топку. В связи с этим во время погружения, при котором концы вентиляционных труб скрывались под водой, газы попадали в отсеки. Между тем в Военно-инженерном ведомстве, не получив практических результатов от исследований и опытов Герна, начали терять интерес к подводным лодкам. В 1876 году ведомство дало указание прекратить работы на основании того, что «… из результатов опытов, которые производились на протяжении многих лет, подводное плавание весьма затруднительно, и даже в случае разрешения вопроса относительно устройства сложных механизмов это плавание всегда сопряжено с большой опасностью для жизни людей и зависит от многих случайностей».
На прекращение испытаний также повлияла и смерть П.П. Крузенштерна, который являлся энтузиастом подводного плавания и на протяжении 20 лет командовал лодками Герна. Лишившись такого помощника и потеряв поддержку со стороны генерал-лейтенанта Э.И. Тотлебена, управлявшего Военно-инженерным ведомством, Оттомар Борисович Герн, сам ставший к тому времени генералом, перестал заниматься подводными лодками. Первую – деревянную – подлодку разобрали в Ревеле, из второй безуспешно пытались сделать водолазный колокол, а последние две лодки находились на стенке Кронштадтского порта, однако и они в итоге были разобраны.
Подведя итоги работ О.Б. Герна в области подводного судостроения, нужно подчеркнуть следующее: Герн первым в мире сконструировал и построил подводное судно веретенообразной формы, использовал сферические поперечные переборки, которые разделяли корпус судна на водонепроницаемые отсеки, первым в истории российского подводного судостроения установил на подлодку гребной винт в качестве движителя, сконструировал винт имеющий поворотные лопасти, впервые применил для движения подводной лодки пневматическую энергетическую установку работающую по комбинированному циклу, впервые в отечественном подводном судостроении пытался внедрить комплексную регенерацию воздуха. Кроме того, Герн спроектировал и построил торпеду. На его подводной лодке № 2 впервые был установлен магнитный компас со специальным дефлектором.
Все вышесказанное дает основание причислить Оттомара Борисовича Герна к плеяде выдающихся деятелей отечественного подводного судостроения XIX века, как С.К. Джевецкий, О.С. Костович, И.Ф. Александровский и К.А.Шильдер.
источник: https://topwar.ru/930-podvodnye-lodki-ob-gerna.html
