При плавании на поверхности воды котел отапливался углем (либо дровами), а после погружения он переводился на жидкое топливо (скипидар), которое пульверизировалось в топку сжатым воздухом. Форсунку для распыления скипидара сконструировал инженер-теплотехник, полковник А. И. Шпаковский (он также известен тем, что создал торпеду с ракетным двигателем). Горение скипидара поддерживал распылявший его сжатый воздух, поступавший из баллона. Продукты сгорания выводились за борт, оставляя на поверхности воды пузырчатый след, демаскировавший лодку. По расчетам Герна, запасов топлива должно было хватить на 5 часов подводного плавания.
Технические сложности, связанные с переводом котла на различные виды топлива, а также необходимость в их значительных запасах и потребность в большом количестве сжатого воздуха накладывали серьезные ограничения на использование подводной лодки.
Поэтому О. Герн разработал особое химическое топливо (ракетный состав), содержавши кислород в своих компонентах и не требующий притока свежего воздуха при сжигании (тем самым он повторил изобретение Пайерна). Комиссия Военного министерства констатировала, что «горение его происходит за счет собственного кислорода и что оно идет довольно равномерно, по крайней мере, не производит вспышек, могущих повредить топку или котел».
Помимо этого, Герн предусмотрел возможность подачи в машину сжатого воздуха вместо пара, т. е. временное превращение парового двигателя в пневматический. Впрочем, запас сжатого воздуха мог обеспечить максимум одну милю хода.
В качестве оружия для своей лодки Герн построил в 1872 г. на заводе Д. Ф. Берда в Санкт-Петербурге крупногабаритную торпеду (длина 7 метров, диаметр I метр, масса 6 тонн) с пневматическим двигателем. Она крепилась к нижней части корпуса лодки специальным захватом.
Субмарина в 1868-75 гг. проходила интенсивные испытания в Кронштадте, на так называемом Итальянском пруду. Все это время Герн занимался устранением выявленных недостатков. Главный из них заключался в том, что в погруженном состоянии лодка могла плавать только под пневмодвигателем, так как надежно герметизировать топку котла не удалось.
В конце-концов конструктор решил установить на подводной лодке электрический двигатель. К сожалению, реализовать данную идею ему не удалось. На прошение Герна о выделении средств для данной цели, поданное в 1876 г., генерал Э. И. Тотлебен, заместитель главного инспектора инженерных войск, наложил отрицательную резолюцию:
«Из результатов опытов, произведенных в течение многих лет, подводное плавание оказывается весьма затруднительным, и в случае даже успешного разрешения вопроса относительно устройства всех сложных механизмов всегда это плавание сопряжено с большой опасностью для людей и в зависимости от многих непредвиденных случайностей».
Эта резолюция привела к прекращению дальнейших работ и к забвению самого проекта[71].
Хотя разработки О. Б. Герна уступали современным ему зарубежным проектам, он внес значительный вклад в отечественное подводное судостроение:
Первым в России разделил подводную лодку на водонепроницаемые отсеки, что повышало ее живучесть.
Первым в России использовал на подводной лодке гребной винт.
Первым в России попытался применить силовую установку, способную работать по комбинированному циклу.
Первым в России создал комплексную систему регенерации воздуха.
Создал пневматическую торпеду собственной оригинальной конструкции.
Все это ставит О. Б. Герна в один ряд с другими, более знаменитыми пионерами подводного плавания.
Подводные лодки Гэррета и Норденфельта (1879-87 гг.)
Пастор-изобретатель Гэррет, вдохновленный успешными (как ему казалось) испытаниями лодки с мускульным приводом, незамедлительно спроектировал новую субмарину. Она представляла собой дальнейшее развитие проекта первой. Длина возросла в 3 раза, водоизмещение в 6,5 раз, а главное, ручной привод заменила паровая машина.
31 марта 1879 г. Гэррет послал письмо Чарльзу Кокрейну (Charles Cochraine), владельцу завода «Britannia Engine Works & Foundry» в Биркенхэде (Birkenhead), пригороде Ливерпуля. К письму он приложил эскизный чертеж и краткое описание своего детища. Изобретатель просил фабриканта «посчитать стоимость лодки». Через неделю пришел ответ: цена материалов и работы равна 1538 фунтам.
Субмарина «Resurgam-2», рассчитанная на экипаж из трех человек, была спущена на воду в Биркенхэде 26 ноября 1879 г. Сразу после спуска состоялось первое испытание. Оно заключалось в том, что 50-тонный кран опустил лодку вместе с изобретателем на глубину 25 футов (7,6 м). Репортер газеты «Liverpool Weekly Mercury» сообщил, что «мистер Гэррет оставался под водой полтора часа, при этом связь с ним поддерживалась по телефону».
Средняя часть подводной лодки была цилиндрической (с деревянной обшивкой), сверху находилась надстройка; оконечности имели форму конусов. По расчетам, корпус мог выдержать давление воды на глубине до 100 футов (30 метров), при рабочей глубине погружения 50 футов (15 м). Длина лодки составляла 45 футов (13,7 м), диаметр 7 футов (2,1 м), водоизмещение в надводном положении 30,5 тонн. В качестве вооружения планировалась всплывающая мина («торпедо») системы Гэррета.
Силовая установка была представлена паровой машиной конструкции Юджина Ламма (Eugene Lamm), созданной в 1872 г. для омнибусов в Сан-Франциско, а также для лондонских и нью-йоркских поездов метрополитена.
Угольная топка нагревала воду в большом котле, рассчитанным на рабочее давление пара до 10 кгс/кв. см. Дым проходил через клапан по короткой трубе сквозь надстройку. Когда надо было погружаться под воду, с помощью вентилятора поднимали давление пара в котле до высшего предела (10 кг/кв. см.), а потом изнутри запирали наглухо дверцы топки котла и его дымовую трубу. Тогда примерно 15 % воды в котле превращалось в пар за счет тепла, накопленного котлом и самой водой. С помощью специального клапана пар подавался к машине.
Такое устройство позволяло развивать под водой ход 2,5 узла в течение 4 часов и проходить за это время 10 миль (18,5 км). После этого следовало всплыть, разжечь огонь в топке, залить в котел воду и повторить весь цикл сначала. Внутри лодки было очень жарко. Уильям, сын Гэррета, которого отец несколько раз брал с собой в плавание, вспоминал, что температура достигала 100 градусов по Фаренгейту (47 градусов по Цельсию).
Английский историк подводного флота Ричард Комптон-Холл справедливо отмечает, что у этой подводной лодки было «мало чего подводного», за исключением устройства корпуса и прикрепленных к бокам двух горизонтальных рулей (почти бесполезных из-за небольшой скорости хода). Во всяком случае, и на ее чертежах, и в спецификации не указаны столь важные предметы, как металлический балласт, уравнительные и замещающие цистерны, кингстоны, глубиномер. Компас, кстати говоря, тоже отсутствовал.
Позже один из свидетелей ходовых испытаний субмарины вспоминал, что «видел ее погруженной, но при этом надстройка всегда оставалась на поверхности воды, а сзади был виден пенный след от винта»[72].
Утром 10 декабря 1879 г. лодка вышла из гавани Ливерпуля. Гэррет намеревался привести ее в Портсмут, чтобы показать там богатому шведскому торговцу оружием Т. Норденфельту. На борту субмарины находились, кроме него, инженер завода Кокрейна мистер Джордж Прайс, а также шкипер по фамилии Джексон. Ветер крепчал, волны перекатывались через надстройку, выступавшую из воды всего лишь на 90-120 см. Вскоре все трое наглухо заперлись внутри лодки, шедшей малым ходом в Ирландское море. Они пытались спать, однако лодка так болталась на волнах, что об этом нечего было и думать. К утру ветер стих, на море установился штиль, но капитан Джексон не имел ни малейшего понятия о том, где они находятся. Пришлось просить помощь у проходившего мимо парохода.
71
Инженер-генерал, граф Эдуард Иванович Тотлебен (1818–1884) был одним из наиболее талантливых русских военных инженеров. Он прославился во время обороны Севастополя в 1854-55 гг., а также в период русско-турецкой войны 1877-78 гг.