Подводное плавание. История возникновения

Проблема подводного плавания занимала умы людей со времен глубокой древности. Практическое ее решение, зависевшее от уровня развития науки и техники, потребовало не одну сотню лет. В истории, например, сохранились свидетельства XVI века о применении запорожскими казаками перевернутых гребных судов (чаек) для достижения минимальной заметности при подходе к турецким берегам. В 2000 г. исполнилось 810 лет со дня первого письменного упоминания о судне, которое может плавать на поверхности воды, погружаться под воду, плавать на глубине в любом направлении и всплывать на поверхность.

Из всей более восьмивековой истории развития мирового подводного кораблестроения можно выделить всего два десятка выдающихся дат, из которых девять можно по праву назвать "верстовыми столбами" этой весьма сложной подотрасли судостроения. Это - следующие события:

• Первое письменное упоминание о подводном судне.
• Разработка основ теории подводного плавания.
• Постройка подводного судна.
• Создание железной, а также и боевой подводной лодки.
• Постройка ПЛ с механическим двигателем (паровая).
• Создание ПЛ с раздельными механическими двигателями для надводного и подводного хода (пароэлектрическая).
• Постройка торпедной ПЛ.
• Создание дизель-электрической ПЛ.
• Создание атомной ПЛ.

Начало освоения человеком подводных глубин относится к глубокой древности. За 2000 лет до н. э. остров Цейлон славился искусными ныряльщиками, добывающими жемчуг. Ныряльщики Древней Греции, по свидетельству Гомера, Аристотеля и др., добывали в море рыбу и другие морепродукты, а также высококачественную медную руду. Широко использовались водолазы во время военных действий – для увода кораблей, перерезания якорных канатов, постановки подводных заграждений.

Народы, населяющие территорию России, омываемую многими морями и изрезанную многочисленными реками и озерами, издавна овладели искусством добывать под водой водоросли, ракушки и т. п. Такое ныряние требовало особой подготовки. Ныряльщик использовал для своего погружения груз, позволявший ему быстрее достигнуть грунта и дольше задержаться в воде для выполнения работы. Время пребывания под водой ограничивалось 1-2 мин. Глубина погружения доходила до 20-30 м. Ныряльщики- первые “ водолазные люди” Древней Руси- использовались на рыбных речных промыслах и добычи жемчуга в реках Севера. В сохранившихся документах Древней Руси ( Орбели Р. А. Исследования и изыскания.) уже в начале 17 в. упоминаются как профессиональная группа. Упоминается, что некоторые пользовались при этом дыхательными трубками, что позволяло увеличить время пребывания под водой, но уменьшить глубину. Использовали так же воздушные мешки с запасом воздуха, что также увеличивало время пребывания человека под водой. При этом, для увеличения плавучести под водой, требовался дополнительный груз, но затруднялись действия человека. Погружение в водолазном колоколе позволяло увеличить время пребывания под водой и глубину погружения. О воздушном колоколе и человеке, ходившем по морскому дну, упоминалось еще в Древней Греции историком Геродоном. Александр Македонский применил такой колокол при осаде приморской крепости Тир ( 335 лет до н. э. ). Простейший носил название “ каталонский колокол”. Он представлял собой огромную бочку без дна, к обручам которой привешивали тяжелый груз. Согласно легенде, в колоколе, изготовленном из стекла погружался Александр Македонский. Техника работ под колоколом дошла до наших дней. Есть сведения, что впервые колокол был предложен Францем Кеселером в 1606 г. для работ по поднятию грузов и кораблей “ Непобедимой армады “- испанского флота, погибшего в конце 15 в. В эпоху Петра 1 колокол использовался для подъема затонувших судов и выполнения гидротехнических работ. В 16 в. итальянец Гельельмо де Лорено сконструировал особый колокол, куда насосом подавался воздух. Это был первый шаг к изобретению скафандра. Подводные аппараты разделились на : ПЛ, используемые в военных целях и исследовательские или ремонтные – акваланги, скафандры, батискафы и батисферы, которые отличаются глубиной погружения, запасом или подводом воздуха, а также свободой перемещения.

Для создания летательных и подводных аппаратов человек использовал опыт плавающих существ- рыб и других обитателей моря. Важнейшим органом рыбы является плавательный пузырь, который помогает ей держаться на определенной глубине. На рыбу, как и на любое тело, погруженное в воду, действует выталкивающая сила. Согласно закона Архимеда, она равна весу вытесненной воды. Если вес погруженного тела больше, то оно тонет, если меньше - поднимается вверх. Для того чтобы тело оставалось на месте, его вес должен быть равен весу вытесненной воды. Но не все так просто. Сжимаемость воды очень мала по сравнению с сжимаемостью материалом подводной лодки. Отклонение вниз ( вверх) существенно деформирует корпус лодки, ее средняя плотность увеличится ( уменьшится ), тогда как плотность воды останется прежней. В такой же ситуации находятся рыбы. Несмотря на то, что у них есть воздушный пузырь, они должны работать плавниками, чтобы зависнуть на определенной глубине. Следовательно, для создания подводного аппарата надо учитывать много факторов.

Самое первое письменное упоминание о подводном судне имеется в древнегерманском героическом эпосе "Салман и Моролф", написанном в 1190 г. В нем рассказывается о многочисленных приключениях Моролфа, которому пришлось бежать в море от языческого царя Фора. Герой построил погружающуюся лодку из кожи, на которой он спасся от дюжины вражеских галер, и скрывался на дне моря не менее двух недель, в течение которых воздух поступал к нему по длинной трубке. В эпосе говорилось, что в Манускрипте был один чертеж этой лодки, но он был выкраден, так что мы, к сожалению, не можем представить, как выглядело средневековое подводное судно. Всего через 80 лет после этого эпоса английский философ и естествоиспытатель Роджер Бэкон (около 1220 - ок. 1292 г.) написал в своей книге " Послание о тайных действиях искусства и природы и ничтожестве магии" о том, что "могут быть сделаны машины для передвижения в морях и реках и даже по дну безо всякой опасности". Об этих первых упоминаниях и идей подводного судна до какой-либо конкретизации этого аппарата пройдет очень много времени. Около 1792 г. итальянский военный техник Роберто Вальтурио издает книгу "Об искусстве военном", в которой приводит картинки, изображающие сигарообразное подводное судно, предназначавшееся для пересечения рек. Это было первое изображение такого типа судна. Оно приводилось в движение двумя гребными колесами, вращаемыми изнутри судна вручную. Пройдет чуть более 100 лет и в Англии в 1578 г. выйдет небольшая брошюра "Изобретения или устройства совершенно необходимые для всех генералов и капитанов, или командиров, людей, как на море, так и на земле", в которой впервые излагались основы теории подводного плавания. Ее написал артиллерист королевского военно-морского флота Уильям Буэн (ум. 1583 г.), который предложил также "колумбиаду" - подводную пушку для поражения кораблей противника. В "18-м устройстве" он писал: " Возможно также построить судно или шлюпку, которая могла бы идти под водой до дна, а потом вернуться также на поверхность по вашему усмотрению; в своей книге под заглавием "Сокровище путешественников" я объявил, что всякий предмет, который тонет сам собою, тяжелее равного ему объема воды, а если он легче этого объема, то он всплывает и появляется на поверхности согласно соотношению весов (Вот оно, второе после Архимеда (287 - 212 гг. до н. .э.), открытие закона плавучести; и так как оказалось, что это верно, то всякая находящееся масса или тело, имеющее всегда тот же самый вес, каков бы ни был по желанию увеличить или уменьшить, может, если вы захотите, всплыть или тонуть по вашему выбору. Для получения этого результата надо, чтобы бока, которые увеличивают или уменьшают объем аппарата, были кожаные и чтобы внутри них были винты, способные растягивать или сжимать их. Чтобы заставить аппарат потонуть, надо будет с помощью винтов втянуть стенки внутрь, чтобы уменьшить объем, а чтобы заставить его всплыть, раздвинуть стенки винтами наружу, чтобы увеличить объем аппарата, и он всплывет соразмерно с тем количеством, какое останется погруженным в воду. Далее надо приобрести мачту такой толщины, чтобы можно было сделать внутри ее дыру от одного конца до другого, как в корпусе насоса. Когда вы захотите погрузиться на дно, вы должны измерить глубину и обратить внимание, чтобы вершина мачты не опускалась под воду, потому что канал внутри нее должен доставлять вам воздух, - ведь человек не может быть без него". Таким образом Буэн сразу изобрел все.

Не только общую структуру и принцип всех подводных судов будущего, но и даже шнорхель. Однако Буэн не упоминает о каком-либо способе передвижения своего подводного аппарата. Первой подводной лодкой принято считать судно Ван- Дреббеля, построенное им в 1626 г. для забавы лондонской знати. В первое путешествие могли отправиться 20 человек. Для обеспечения водонепроницаемости деревянный корпус обтянули промасленной кожей. Подлодка погружалась на глубину 5 м и шла на веслах. Идея использования подводного судна в военных целях принадлежит русскому человеку- Ефиму Никонову, крепостному крестьянину подмосковного села Покровское. В 1718 г. он шлет царю Петру 1 целобитную о полезности “ потаенного судна”, которое могло бы, незаметно подойти к вражеским кораблям. В 1720 г. по приказу Петра Адмиралтейская коллегия разрешила Никонову создать лодку, снабдив его всем необходимым материалом и штатом мастеровых людей. Модель лодки в 1721 г. была удачно испытана. Но настоящая модель в 1724 г. при погружении ударилась о грунт и Петр 1 приказал мастеру укрепить корпус. Но после смерти царя интерес к лодке угас и Никонову так и не удалось довести ее строительство до конца. У него было много последователей, но и их проекты не получили реализации. Прошло много лет, прежде чем подобные идеи воплотили в жизнь анг. Симонс ( 1747 г.) и амер. Бушнелл ( 1773 г.). Правда их суда были далеки от совершенства. В 1834 г. по проекту русского военного инженера К. А. Шильдера была построена первая в мире цельнометаллическая подводная лодка. Она могла погружаться на 13 м. Под водой лодку приводили в движение четыре складных гребка наподобие утиных лап. Свежий воздух поступал через складную вентиляционную трубку. В наводном положении лодка шла под парусами. Во время одного из погружений подлодка потерпела аварию, Николай 1 отказал изобретателю в финансовой помощи, тем самым интересный проект был приостановлен. Первым подводным кораблем российского флота с официально назначенной командой стала субмарина водоизмещением 360 т и длиной 33 м, построенная в 1866 г. в Петербурге по проекту И. Ф. Александровского. Ее скорость не превышала 1,5 узлов, дальность действия три мили. Лодка потерпела аварию. В начале 1870-х гг. изобретатель- энтузиаст С.К. Джевецкий принял смелое решение- построить на собственные средства небольшую одноместную подлодку с ножным приводом. В 1881 г. он спускает на воду 50 таких лодок. На них впервые была осуществлена регенерация воздуха. А в 1884 г. на одной из лодки впервые в мире применили электромотор для движения судно под водой. Источником энергии служит аккумуляторная батарея. Для надводного хода используется паровая машина. В 1889 г. американец Дж. Голланд создал настоящее подводное боевое судно. Стальной корпус лодки, на которой находился торпедный аппарат, был очень прочным, что позволило увеличить глубину погружения до 30 м. У лодки было два двигателя: газолиновый ( 160 л.с.) для надводного плавания и электрический (70 л.с.) для подводного плавания. Развиваемая скорость до 8,5 узлов. Два разных двигателя в дальнейшем стали стандартом для субмарин будущего.

С изобретением ДВС подлодки получают новый импульс. Вновь первой оказалась Россия.В 1903 г. русский военный флот получает мощную ПЛ” Дельфин”, водоизмещением 113 т, скорость- 8,5 узлов, дальность плавания 240 миль. Лодка могла погружаться до 50 м и была вооружена торпедным аппаратом. На тот момент данное судно превосходило лучшие зарубежные аналоги. После нападения в 1904 г. Японии на Порт- Артур, Россия начала серийный выпуск ПЛ “ Касатка”, а так же закупать за границей. В это время Россия занимала первое мест по количеству ПЛ. В Англии долго спорили о том, необходим ли вообще подводный флот. За основу они взяли лодку американского конструктора Голланда. Сначала они построил пять ПЛ типа “Н “небольшого водоизмещения, а уже в 1903 г. 14 типа “ A “с бензиновыми двигателями. Войдя во вкус, с 1905 по 1908 г. они ввели в действие 38 ПЛ водоизмещением до 326 т. В 1908 г. Россия спустила на воду ПЛ “Минога”- первое в мире ПЛ с дизельным двигателем. Вскоре приступили к серийному выпуску ПЛ типа “ Барс” с водоизмещением 650 т, скоростью до 19 узлов, дальностью плавания до 2500 миль, с хорошо оснащенным боевым орудием ( торпеды, пулеметы и орудия ).

Началась гонка подводного флота. К 1908 г. больше всего субмарин было у Франции- 120, затем Англия- 85, Россия- 32, США- 24. За 10 лет во много раз возросла численность субмарин, только в Германии насчитывалось до 344. Обновлялись и наши субмарины. Вместе с увеличением скорости, увеличивалась глубина погружения до 80 м и оснащение их вооружением. В 1929 г. в нашей стране была разработана программа подводного флота и начались строиться дизельные ПЛ типа “ Д” под руководством талантливого инженера Б.М. Малинина. До этого лодки были однокорпусные, новые ПЛ имели два корпуса: внешний- легкий, внутренний- прочный, который делился на семь отсеков с водонепроницаемыми перегородками, в которых имелись круглые лазы с быстро закрывающимися дверями.

Историческая справка:

Идею двойного корпуса ПЛ впервые выдвинул и обосновал Жюль Верн в романе “ 20 тысяч лье под водой “. Патент же на такой корпус был взят только через 30 лет. Пространство между корпусами делилось поперечными перегородками на шесть пар цистерн главного балласта. В подводном положении они заполнялись водой через кингстоны - особые клапана. При всплытии – водяной балласт удалялся из цистерн сжатым воздухом. Экипаж лодки- 53 человека. Предельная глубина- 90 м. Такие лодки продержались до Великой Отечественной войны.

Наиболее распространенными советскими ПЛ до войны считались субмарины типа “ Щ”- “ Щука “. Эта ПЛ была небольших размеров, надежна, но не могла похвастаться технической мощностью. Многих советских конструкторов увлекла идея создания сверхмалых ПЛ. Одной из первых таких субмарин стал “ Пигмей “, водоизмещением 19 т, скорость- 6,5 узлов, дальность плавания 290/18 миль, глубина погружения- 30 м, экипаж- 4 чел. Был еще один проект- ПЛ “ Блоха”, с экипажем 3 человека, скорость- 4 узла, но над водой- 35 узлов. Но ни одна из них не дошла до серийного выпуска.

Советские конструкторы пытались создать общий дизельный двигатель для надводного и подводного хода субмарин. Но по- прежнему ПЛ отводилась роль помощниц для надводных кораблей. И только в ходе боевых действий количество ПЛ возросло. У Германии с 57 в 20 раз, в США с 94 до 203, Англия- до 165, Япония- 129. Италия- 41, Россия- 212. Советские субмарины “C” и “K”, погружение до 100 м, возросла надводная скорость до 20 узлов, стал солидным запас вооружения. В первые военные годы невидимые, а поэтому неуловимые субмарины действовали безнаказанно. Для их обнаружения была задействована авиация. Перед подводниками встала задача- разработать устройство, позволяющее лодке дольше находиться под водой и при этом не быть обнаруженной. Для этого корпус лодки сделали более обтекаемый, перешли на работу подводных дизелей, применив систему выдвижных труб, оснастив лодку радиолокатором и акустическими торпедами. Увеличилась глубина погружения до 200 м. После войны дизельные субмарины продолжают мирно уживаться с атомными ПЛ. Считается, что они менее шумные и их труднее обнаружить. Но, тем не менее сильные державы отказались от их выпуска. США – с 1959 г. , Англия – с 1963 г. , Германия – с 1970 г.

Появление атомного реактора открыло золотой век субмарин, превратив их из периодически ныряющих в настоящие подводные корабли, избавил их от многодневного запаса топлива, дало им возможность длительного пребывания под водой и возможности уплывать от заправочных баз, а следовательно появляться в самых неожиданных и загадочных точках Мирового океана. Первой атомной ПЛ стала американская “ Наутилус”в 1954 г. , побив в 10 раз рекорд по дальности плавания и достигнув средней скорости в 16 узлов. Советские конструкторы предложили такой тип лодки в 1940 г., но приказ Сталина – сначала бомбы, потом лодки. Средств на две ядерные программы у страны не было. Решение по ее разработке было принято в 1952 г., строительство начато в 1955 г. , на воду спущена в 1958 г.Эта лодка была оснащена баллистическими ракетами. АПЛ “ Ленинский комсомол” – проекта 627 А ( по классификации НАТО- “Кит “), всего их было 12, имела вдвое мощную ядерную установку и лучшие скоростные качества, но уступала американской в скрытности. С 1965 по 1976 гг. США господствовало по выпуску АПЛ. В 1980 г. новый виток гонки заставил почти одновременно две супер державы создать АПЛ нового поколения с межконтинентальными ракетами. В СССР- “ Акула “(сейчас “ Тайфун”), в США- “ Огайо”. Российская субмарина длиной 175 м, ширина- 25 м, высота вместе с трубой – 26 м, водоизмещение – 33800 т, экипаж – 170 чел, глубина погружения – до 600 м. Это самая крупная ПЛ в мире. Американская однокорпусная, российская - двух корпусная из титана. Наша АПЛ способна нанести ядерный удар, в двадцать тысяч раз превышающий по мощности атомную бомбу, сброшенную на Хиросиму. “ Тайфун “ малошумный, что в 1995 г. отмечалось военной разведкой США, что означает – Россия все еще сохраняет лидирующее положение в этой области. На данный момент конструкторы работают над заменой дорогостоящих титановых корпусов на высокопрочные сплавы или применение неметаллических материалов с малой плотностью, обладающих антикоррозийными свойствами и немагнитностью. Чем прочнее конструкция, тем глубже погружение.

В 1998 г. британские газеты опубликовали сообщение следующего рода: Российский ВМФ разрабатывает бетонированную ПЛ, которая будет погружаться на большую глубину, выстреливать вертикально расположенными торпедами, управляться такая лодка будет немногочисленным экипажем. У такого проекта есть масса преимуществ, но есть недостаток- бетон тяжелый материал, а это будет влиять на скорость движения в подводном положении. Такой несущественный недостаток можно устранить либо повышением мощности источников энергии, либо – уменьшением гидродинамического сопротивления корпуса лодки ( форма как у китов, акул и дельфинов, внешнего покрытия), либо - удалять вихри с поверхности лодки, отсасывая их вместе с водой из пограничного слоя. Считается, что Россия работает в этом направлении. На данный момент только пять стран имеют АПЛ : Россия, США, Великобритания. Франция и Китай. Об АПЛ Китая практически ничего не известно.

Похожие статьи