Нигде нет и быть не может такого равенства судеб и ответственности личного состава, как на подводном корабле, где в боевом походе либо все побеждают, либо все погибают. – В.Дыгало
С давних времен пытливый человеческий ум стремился проникнуть в тайны морских глубин. История не сохранила точных сведений о том, когда человек впервые изобрел водолазные приборы, позволившие ему опускаться под воду и оставаться там достаточно долгое время. Несомненно, что такие попытки делались еще в глубокой древности. Еще Аристотель описывает подводные аппараты, применявшиеся воинами Александра Македонского в 332 г. до нашей эры, в период войны с персами. Как рассказывает Аристотель, водолазы опускались «в воздушном сосуде, который оставался открытым снизу. Он не наполнялся водой и сохранял воздух, если его погружали вертикально; если же его наклоняли, то вода проникала в него снизу».
На этом принципе основан обычный водолазный колокол, которым пользуются и в наше время для кессонных работ. Гениальный полководец древности применил эту идею для боевых целей, создав первый подводный аппарат военного назначения.
Однако водолазный колокол Александра Македонского почти нельзя отнести к категории подводных судов: он не мог самостоятельно передвигаться под водой и представлял собой крайне примитивное и несовершенное сооружение. Первая подводная лодка, о которой сохранились исторические сведения, появилась только через восемнадцать столетий после Александра Македонского. В 1538 году, как сообщает историк Бэкон, в испанском городе Толедо было построено судно, которое могло опускаться на дно и передвигаться под водой на колесах. Никаких более подробных сведений об устройстве этого корабля не сохранилось. Судя по технике кораблестроения того времени, надо думать, что эта первая подводная лодка была изготовлена из дерева и, очевидно, представляла собой закрытый сосуд примитивной формы, вроде бочки или ящика.
Несколько позже англичанин Бурн описал изобретенное им в 1580 году подводное судно, которое могло погружаться и снова всплывать на поверхность. Это была деревянная лодка с кожаными бортами, закрытая сверху куполообразной палубой. Кожаные борты служили для погружения и всплытия. Они напоминали складные мехи или гармонию. С помощью винтов кожаные борты могли растягиваться и сжиматься, увеличивая или уменьшая объем лодки, вес которой при этой операции оставался неизменным. Принцип действия этой системы был основан на законе Архимеда. «Чтобы заставить аппарат потонуть, — писал Бурн, — надо будет с помощью винтов втянуть стенки внутрь, чтобы уменьшить объем. А чтобы заставить его всплыть, следует раздвинуть стенки винтами наружу, отчего увеличится объем, и аппарат всплывет». Для освежения воздуха изобретатель предложил вентилировать лодку, выпуская на поверхность длинную деревянную трубку.
Аппарат Бурна не имел никаких приборов для передвижения под водой и мог самостоятельно перемещаться только в вертикальной плоскости. Гораздо удачнее оказалось изобретение голландского врача Корнелиуса Ван-Дребеля. В 1620 году он построил свою первую маленькую лодку, которая передвигалась с помощью весел и на поверхности и под водой. Лодка была изготовлена из дерева и обтянута снаружи кожей. Испытания ее на реке Темзе показали настолько хорошие результаты, что вскоре были построены и спущены на воду еще две подобные ей лодки, только больших размеров. Они вмещали до шестнадцати пассажиров и приводились в движение шестью парами весел, выпущенными из лодки наружу через водонепроницаемые кожаные рукава.
Смерть Ван-Дребеля в 1634 году помешала ему закончить блестяще начатые опыты подводного плавания. Попытки усовершенствовать подводные суда продолжались другими изобретателями во многих странах Европы и Америки. В частности, францисканский монах Мерсей предложил металлический корпус в форме рыбы. Он же первый установил, что магнитная стрелка компаса показывает страны света как на воде, так и под водой, а следовательно, компас может быть использован для подводной навигации. Французский инженер де-Сон высказал идею использования для движения лодки гребных колес с ручным приводом, что впоследствии и было осуществлено в ряде конструкций. Наконец, итальянец Борелли в посмертном произведении, опубликованном в 1680 году, описал открытый им способ погружения, основанный на том, что вес плавающего тела увеличивался путем заполнения водой кожаных мешков, находящихся внутри судна. Для всплытия, указывал Борелли, воду из этих «цистерн» нужно выдавить наружу.
Эти предложения были применены в конструкциях наиболее совершенных подводных лодок того времени.
в XVIII в. наиболее интересными по конструкции были лодки английского изобретателя Саймонса и американца Бешнеля.
Саймонс построил в 1747 году деревянную лодку, закрытую полукруглой палубой. Для погружения в ней заполнялись водой специальные кожаные мешки — цистерны. Для подъема на поверхность достаточно было выжать из них воду рычагами. Этот метод оказался значительно более удобным, чем способ, предложенный Бурном, и определил дальнейший путь подводного судостроения.
Давид Бешнель, прозванный «отцом подводного плавания», выступил со своим проектом лодки в 1774 году. Эта лодка была закончена и спущена на воду в 1776 году и получила название «Тортю», что значит «черепаха».
Лодка Давида Бешнеля «Тортю», построенная в 1776 году, была первой металлической подводной лодкой. В ней помещался один человек, который управлял лодкой с помощью двух ручных гребных винтов. Для погружения лодки заполнялись водой металлические резервуары.
«Черепаха» была первой металлической подводной лодкой. Ее корпус, изготовленный из листовой меди, имел форму яйца. В верхней части лодки было устроено круглое отверстие, или люк, для входа, плотно запиравшееся крышкой изнутри.
Горловина люка была окружена цилиндрическими стенками, наподобие стоячего воротника, и представляла собой нечто вроде боевой рубки современной подводной лодки. «Тортю» была рассчитана только на одного человека, который управлял движением лодки при помощи двух гребных, так называемых, архимедовых винтов — горизонтального и вертикального. Винты были насажены на выпущенные наружу сквозь стенки лодки валики, снабженные рукоятками для вращения. Для погружения лодки надо было заполнить водой два металлических резервуара, установленные в нижней части судна. При всплытии на поверхность воду откачивали насосами за борт.
Лодка Давида Бешнеля появилась во время североамериканской войны за не зависимость (1774—1783 года) и предназначалась изобретателем для боевых целей. Бешнель обратился к командовавшему американской армией генералу Парсонсу с предложением использовать его подводную лодку для борьбы с блокировавшими Нью- Йорк английскими кораблями. Предполагалось, что лодка, вооруженная миной в виде бочонка с порохом, сумеет подойти под неприятельский корабль. Затем командир, управляющий лодкой, ввернет в его днище бурав, к которому подвязана мина. Отойдя на безопасное расстояние, лодка при помощи специального приспособления должна была взорвать мину, подвешенную на бураве к днищу атакуемого корабля.
В 1777 году была сделана первая попытка атаковать с помощью «Тортю» английский 64-пушечный фрегат «Игл» («Орел»), но эта попытка не имела успеха. В то время на некоторых кораблях начали обшивать корпус снаружи тонкой листовой медью, чтобы предохранить дерево от разрушительного действия морского червя. Такая обшивка оказалась и на английском фрегате. Сержант, управлявший «Тортю», удачно подвел лодку под корабль, но не смог ввернуть бурав в обшитое медью днище.
К концу XVIII в. относится еще несколько попыток построить боеспособные подводные суда. Так, в 1795 году Арман Мезьер представил правительству Французской республики проект паровой подводной лодки. Этот проект, оставшийся неосуществленным, явно опережал технические возможности своего века. По идее автора, судно должно было передвигаться на веслах, приводимых в движение небольшой паровой машиной. В подводном положении лодки дымовая труба парового котла выдвигалась на поверхность воды. При этих условиях лодка, конечно, не могла плавать на больших глубинах. Она была бы похожа на низко сидящий в воде корабль типа современных мониторов, которые благодаря малой высоте борта могут незаметно приближаться к противнику.
Говоря о подводных лодках того периода, нельзя обойти молчанием изобретателя парохода Роберта Фультона. Этот талантливый американский инженер выступил в 1797 году со своим проектом подводного судна.
Фультон предложил свое изобретение французскому правительству. По распоряжению первого консула, Бонапарта, в 1801 году по проекту Фультона была построена и спущена на воду подводная лодка «Наутилус». Три человека под командой самого Фультона успешно провели 5-часовое испытание лодки в Брестской гавани. Лодка погрузилась на глубину 7 метров и взорвала мишень, которой служил корпус старого корабля. Однако Наполеон не сумел оценить изобретение Фультона и отказался приобрести его подводную лодку.
В своем проекте Фультон предложил ряд смелых новшеств, которые нашли применение в подводном судостроении только спустя много лет. Так, например, он придал лодке сигарообразную, обтекаемую форму эллипсоида, являющуюся типичной для подводных лодок наших дней. Кроме руля, меняющего направление судна и осуществляющего побороты вправо или влево, изобретатель ввел горизонтальные рули глубины, назначение которых — перемещать лодку на ходу в вертикальной плоскости. Однако источником энергии для передвижения под водой по-прежнему была мускульная сила человека: гребной винт приводился в движение вручную, с помощью ворота. В надводном положении лодка Фультона двигалась на складном парусе.
Подводная лодка Фультона «Наутилус». Находясь на поверхности, лодка двигалась с помощью паруса, который легко складывался, когда лодка уходила под воду.
Наступил XIX в., появились пароходы, железные дороги. Уже парижский механик Ленуар построил в 1860 году первый неуклюжий двигатель внутреннего сгорания, а подводные лодки п-прежнему передвигались с помощью мускульной силы человека и представляли собой очень небольшие, несовершенные и тихоходные суда. Однако история этих примитивных сооружений завершилась боевым эпизодом, который привлек всеобщее внимание военных и государственных деятелей того времени. Это было во время гражданской войны между Северными и Южными штатами Америки. Южане, у которых северяне заблокировали все гавани, использовали для боевых целей подводную лодку «Давид». Зимой 1864 года около порта Чарльстон лодка с командой в девять человек пошла в атаку на броненосец «Хаузатоник» в 1200 тонн водоизмещения и взорвала его.
Адмирал Портер в «Морской истории гражданской войны» так описывает это событие: «Около 8 часов 45 минут вечера был замечен в 50 саженях от корабля подозрительный предмет. Через две минуты он был у самого борта. Вахтенный начальник приказал потравить якорные канаты, пустить машину и вызвать всех наверх. На подозрительный предмет, оказавшийся подводной лодкой, пытались навести орудия, но это оказалось неосуществимым вследствие близости его к кораблю. Подводная лодка поразила броненосец немного впереди грот-мачты, с правого борта, вблизи порохового погреба. В момент взрыва корабль приподнялся на воздух частью от взрыва, а частью от огромной волны и сейчас же начал погружаться в воду кормой, сильно кренясь на левый борт».
Как потом оказалось, «Давид» при взрыве был увлечен внутрь корабля потоком воды, хлынувшей в пробоину, и затонул вместе с броненосцем.
В первой половине XIX века еще не было достаточно совершенных источников энергии для передвижения под водой. Паровые двигатели, которые в то время были уже хорошо известны, не могли работать в условиях подводного плавания без притока воздуха извне. Двигатели внутреннего сгорания, появившиеся впервые в 60-х годах XIX века, также нуждались в воздухе для работы. Кроме того, эти машины отличались большим весом на единицу мощности. Вот почему подводные лодки долго не могли получить широкого применения.
В 1859 году на весь мир разнеслась весть об изобретении француза Гастона Плантэ, которому удалось создать прибор, накапливающий электроэнергию. Этот прибор получил название электрического аккумулятора. Почти в то же время голландец Ван-Эльвеи изобрел перископ — особую трубу с системой зеркал. При помощи перископа можно было, находясь под водой, наблюдать за врагом, высунув на поверхность воды только кончик трубы. Англичанин Роберт Уайтхед и капитан австрийского флота Луппис в 1866 году создали плавучую мину — самодвижущуюся торпеду, снабженную гидростатическим прибором, удерживающим торпеду на заданной глубине.
Эти изобретения имели громадное значение для подводного плавания, но практическое применение на подводных лодках они получили значительно позже.
Первая в истории лодка, которая двигалась под водой с помощью электричества, была построена русским изобретателем Джевецким, который также первый применил перископ для подводной лодки. В 1878 году на одной из первых подводных лодок своей конструкции Джевецкий установил электромотор в 1 лошадиную силу, питавшийся энергией от небольшой аккумуляторной батареи. Запаса электричества хватало всего на два часа хода. Все же это был крупный успех, предрешивший дальнейший путь развития подводных двигателей.
Лодка Джевецкого передвигалась под водой, со скоростью до 7 километров в час. Она была снабжена перископом и могла быть с успехом использована для боевых целей. По расчетам, лодка могла взять с собой две мины. Предполагалось, что эти мины, выпущенные лодкой под корпусом атакуемого корабля, всплывая, присосутся к его днищу специальными резиновыми присосками. Практически проверить этот способ не удалось, так как царское правительство сдало лодку Джевецкого в порт, где она и осталась ржаветь, как памятник бесславной судьбы замечательного русского изобретения.
За двенадцать лет до Джевецкого другой русский изобретатель, Александровский, построил большую подводную лодку, снабженную пневматическим (воздушным) двигателем. «К моему крайнему прискорбию, по новости дела никто не решался спуститься со мной в лодке под воду», писал Александровский. С трудом подобрал изобретатель себе команду. Лодка благополучно совершила несколько походов, но в 1871 году при производстве правительственных испытаний на погружение в Кронштадской гавани она на глубине 27 метров не выдержала давления воды, дала трещину и затонула. Двигатель лодки работал воздухом, сжатым под большим давлением в особых резервуарах, которые представляли собой воздушные аккумуляторы. Проект Александровского не встретил поддержки и вскоре был забыт.
Большая лодка русского изобретателя Александровского имела 30 метров длины и 4 метра ширины. Она двигалась под водой с помощью сжатого воздуха. Лодка была снабжена горизонтальными рулями глубины.
Были попытки применить для подводных лодок и паровую машину, воплотив, таким образом, ту идею, с которой еще в конце XVIII века выступал Арман Мезьер. Так, например, в 1885 году изобретатель Норденфельд построил в Стокгольме паровую подводную лодку с железным корпусам водоизмещением в 60 тонн. Лодка была вооружена пулеметом и двумя самодвижущимися минами — торпедами. Паровые котлы, питавшие машину паром, работали на угольном топливе. Мощность паровой машины достигала 100 лошадиных сил. При погружении в воду топки гасились, и машина работала за счет сжатого пара, накопленного в котлах. Таким образом, котлы представляли собой как бы паровые аккумуляторы, которые, однако, на практике оказались малопригодными: они были крайне тяжелы, громоздки, и запаса их энергии хватало ненадолго.
Только в самом конце XIX века изобретатели подводных лодок применили тот принцип сдвоенной энергетической установки, который получил широкое применение и сохранился до нашего времени.
Суть сдвоенной установки заключается в следующем. Находясь на поверхности, лодка получает движение от паровой машины или от двигателя внутреннего сгорания, для работы которого необходим доступ наружного воздуха. Такой двигатель имеет также на валу динамомашину, которая используется для зарядки аккумуляторных батарей. Уходя под воду, лодка работает за счет энергии этих электрических аккумуляторов. Такими сдвоенными установками были впервые снабжены подводные лодки Лебефа во Франции и Голланда в Америке. Однако эти лодки были еще не очень совершенны. В качестве надводного двигателя они имели паровую машину. Паровые установки того времени были еще очень несовершенны. Сама машина весила до 100 и выше килограммов на 1 лошадиную силу мощности. А ведь кроме машины для работы паровой установки требовался еще котел с запасом топлива. Все это отнимало много места и делало подводную лодку крайне громоздким и тихоходным судном.
Только с появлением надежного и легкого двигателя внутреннего сгорания, не требующего котельной установки, подводные лодки вышли из своего «детского возраста» и превратились в настоящие боевые корабли, ставшие грозным морским оружием. Из всех двигателей внутреннего сгорания на 1939 год самым лучшим и экономичным для подводных судов оказался дизель – двигатель внутреннего сгорания, работающий на тяжелом топливе, получаемом из нефти.
Честь первого применения дизеля для подводных лодок принадлежит русским конструкторам и изобретателям. Первая дизельная подводная лодка «Минога» водоизмещением в 125 тонн была построена в Российской империи в 1908 году на Балтийском судостроительном заводе, в Петербурге. Это было настоящим переворотом в подводном судостроении. Преимущества новой лодки были так значительны, что вскоре дизель стал почти единственным видом двигателя в подводном флоте всего мира.
Первая дизельная подводная лодка «Минога» была построена в России в 1908 г. В отличие от прежних лодок веретенообразной формы, она имеет более совершенную, обтекаемую форму рыбы. Лодка снабжена двумя гребными винтами, которые под водой приводятся в действие электромоторами.
В период империалистической войны одна только Германия имела свыше 400 подводных лодок с дизелями. С помощью этих лодок Германия совершала пиратские нападения на военные и торговые суда Англии и других государств. Только с февраля 1917 года по октябрь 1918 года было потоплено 3843 коммерческих судна общим тоннажем в 8,5 млн тонн.
Уже в середине ХХ века строили не только мелкие подводные лодки, водоизмещением в 200-300 тонн, но и огромные подводные крейсеры в 2900-3500 тонн. Чтобы перевезти материал для постройки одной такой «лодки», нужно было 170-200 товарных вагонов. Подводные корабли вооружались торпедами длиной около 7 метров, с весом заряда до 500 килограммов. Каждая крупная подводная лодка имела четыре, а иногда даже шесть торпедных аппаратов, предназначенных для выпуска торпед.
