По морям, по волнам

История начинается с челна

Посмотрите внимательно на рисунок. Вот оно, современное судно! Ну и громадина! Если его поставить вертикально, то оно, пожалуй, окажется выше нового здания Московского университета. Одна труба чего стоит: сквозь нее свободно пройдет вон то суденышко, что изображено рядом, — конечно, если убрать с него мачты и паруса. Это суденышко — знаменитый коч — одно из тех, на которых наши отважные предки-мореходы выходили в далекие плавания вдоль северных берегов Азии. Теперь видите разницу между современными электроходами и теми судами, которые бороздили моря триста — четыреста лет назад? А еще раньше и таких не было. А что же было? Давайте совершим экскурсию в Центральный военно-морской музей, который находится в Ленинграде.

В огромном помещении этого музея собрано множество моделей различных кораблей. Каких только здесь нет: деревянные и стальные, многовесельные галеры и изящные парусники, маленькие торпедные катера и могучие линкоры, подводные лодки и многие другие. Что ни модель, то страничка истории кораблестроения. А у входа в зал стоит самая интересная, необыкновенная модель. В том-то и дело, что это не модель, а настоящий долбленый челн — «прадедушка» всех современных морских гигантов. На медной пластинке, прибитой к подставке, написано: «Челн-однодеревка, поднятый со дна реки Южный Буг советской экспедицией в 1937 году. Возраст челна — три тысячи лет».

Значит, уже по крайней мере три тысячи лет назад человек передвигался по рекам нашей страны на таком судне, как выдолбленный из ствола дерева челн.

^{Долбленый или выжженный челн — «прадедушка» всех современных судов.}

Вот с таких-то челнов и начинается история судостроения.

Когда и где впервые заметили, что ствол дерева не тонет и помогает держаться на воде, — трудно сказать. Во всяком случае еще первобытным людям были известны плоты. На них удобно было переплывать реки, да и грузы можно было перевозить. А некоторые племена со временем так их усовершенствовали, что стали выходить даже в открытое море.

Вы, наверное, читали про смелого норвежца Хейердала. Он точно по образцу древних соорудил плот «Кон-Тики» и не побоялся на нем с несколькими друзьями проплыть около 8000 километров по волнам Тихого океана!

^{Плот «Кон-Тики».}

Да, но хорошо, если под рукой были подходящие деревья. На берегу Волги, например, попадались такие липы, что в выдолбленные из их стволов челны помещались, кроме гребцов, по десяти лошадей. А если рядом лесов не было? И многим народам древности приходилось — а некоторым и до сих пор приходится — искать выход из такого положения.

По-разному строили, а кое-где строят еще и сейчас челноки-пироги. Одни вязали их из связок тростника-папируса. Вы догадываетесь, что это были египтяне.

^{Папирусное судно древних египтян.}

Другие сплетали из прутьев каркас и обшивали его шкурами или даже плели что-то вроде корзинки и обмазывали смолой. А некоторые славянские племена обшивали челны не только кожами, но и корой. Наше современное слово «корабль» и происходит как раз от слова «кора», «короб».

Не сразу освоил древний человек и управление челном. Сначала он действовал только шестом, отталкиваясь от дна. Но потом шест заменили длинной палкой с широким и плоским концом. Так появилось весло — первое в истории мореплавания средство для движения судов. Позже люди усовершенствовали челны, увеличили их размеры. Появились, например, набойные ладьи. Это тот же долбленый челн, но к его бортам, чтобы сделать их повыше, прибивали доски.

Постройка набойной ладьи была трудным и долгим делом. Выискивали в лесу большое дерево — дуб или липу. После многочасовой рубки валили его на землю. Затем ствол дерева долго выжигали и долбили. Но часто делали иначе. В дереве, стоящем еще на корню, делали глубокую трещину. Эту трещину постепенно расширяли клиньями и распорками, образуя искусственное дупло. Дерево продолжало расти, а дупло — увеличиваться. Так продолжалось несколько лет. Потом дерево срубали, его ствол пропаривали и окончательно обрабатывали топором. Доски к таким колодам-однодеревкам прибивали деревянными гвоздями или пришивали ивовыми прутьями.

На таких ладьях наши предки славяне бесстрашно выходили на морские просторы.

Набойные челны успешно применяли запорожские казаки в их набегах на турецкие земли. Такие суда запорожцы называли чайками. И это название, как нельзя лучше подходило к быстрым и мореходным суденышкам. В верхней части борта, вокруг всего челна, прикрепляли толстый камышовый пояс, связанный лыком. Он не давал чайке утонуть. У чайки было десять — шестнадцать весел и небольшой парус, который помогал гребцам при попутном ветре. На чайке — длиною около 20 метров — помещалось пятьдесят-семьдесят казаков, причем они сами же сообща и делали свое судно всего за две недели.

Большие флотилии запорожских чаек рыскали по всему Черному морю.

Со временем челны-однодеревки перестали удовлетворять людей. Ведь они были громоздкими и маловместительными. А нужно было перевозить все больше грузов, все дальше. Развивалась торговля. Водные пути были основными, так как на суше дорог тогда было очень мало, а то и вовсе не было.

Путь к галере

Постепенно люди, чтобы не зависеть от размеров ствола дерева, научились сколачивать большие прочные суда из отдельных брусьев и досок. Сначала они были открытыми сверху, но вскоре корпуса стали накрывать палубой и даже делать надстройки. На Руси это «изобретение» приписывали киевскому князю Изяславу (XII век). Вот примерно так описывает эти суда летописец: «…исхитрил Изяслав лодье дивно: гребцы в них гребут невидимо, только весла видны. Оно покрыто досками, и наверху воины стоят во бронях и стреляют. А кормщиков два, один на корме, другой на носе…» Чтобы в опасный момент не разворачиваться, на этом судне поставили рулевые весла и на корме, и на носу и защитили кормчих навесом.

^{Древнее судно «Дракар».}

В древнем мире наборные палубные суда были известны еще за тысячу лет до нашей эры. Египтяне специально снаряжали экспедиции за строительным лесом к берегам Сирии, чтобы строить большие и прочные суда из кедра и лучших пород дерева. При фараоне Рамзесе III в Египте уже было пять судостроительных верфей.

Постройку судна начинали с укладки длинного и толстого бруса. Это было продольное основание судна — киль. На концах к нему пристраивали прочные наклонные брусья — штевни. Они создавали очертания носа и кормы судна. На киль ставили поперечные брусья — шпангоуты. А сверху шпангоутов укладывали еще продольный брус — кильсон. Ребра — шпангоуты — загибали кверху и скрепляли по бортам длинными продольными брусьями. Верхние концы шпангоутов связывали поперек судна несколькими, чуть изогнутыми кверху, балками-бимсами. Так получался скелет судна. Оставалось обшить его толстыми досками и набить палубу. Чтобы вода не протекала сквозь щели в местах соединения досок, эти щели заполняли замазкой из мелкотолченых морских раковин. Римляне стали делать иначе: они вколачивали в щели толченые семена масличных растений. Гораздо позже люди научились конопатить такие щели пенькой и заливать их жидкой смолой.

^{Набор деревянного судна XVIII века.}

Между прочим, если приглядеться к выставленным в морском музее моделям судов разных эпох и разных народов, бросается в глаза одно обстоятельство: во внутреннем строении их корпусов мы замечаем некоторое сходство. Когда мы будем рассматривать конструкцию корпуса современного судна, вы увидите, что она имеет кое-что общее даже с устройством корпуса древнеегипетского судна, хотя их разделяют три тысячи лет, сделаны они из разного материала, а по величине их трудно и сравнивать.

Вы увидите, что со временем размеры судов увеличивались. А чем больше судно, тем большей должна быть сила, его двигающая.

Иначе говоря, надо было увеличивать число гребцов.

Они уже не вмещались на одной палубе. Нужно было устанавливать весла в два и даже в три яруса.

^{Древнеримское военное судно бирена.}

Так делали в Древней Греции, Риме и других странах. Наиболее распространенной была триера, или трирема, с тремя ярусами весел, общее число которых доходило до двухсот. Весла на триерах были различной длины, смотря по тому, в каком ярусе они находились. Поэтому более сильные гребцы помещались на верхней палубе. Ведь им приходилось орудовать наиболее длинными, а значит и тяжелыми, веслами.

^{Древнегреческая галера трирема.}

Чтобы грести одним веслом верхнего ряда, на больших судах приходилось ставить по десяти гребцов. Одно из таких весел вы можете увидеть здесь же в музее, оно чуть не достает до потолка.

Посредине гребного судна ставили невысокую мачту, на нее поднимался разрисованный холщовый парус. Когда-то делали паруса из кожи; египтяне шили их из папируса, а китайцы и сейчас вяжут их из тонких бамбуковых дранок, наподобие того, как плетут циновки. Паруса в те времена играли вспомогательную роль и поднимались только при попутном ветре. Люди еще не могли управлять парусами так, чтобы ходить и при встречном ветре. Несовершенной была и сама парусная оснастка. Так что на парус тогда внимания обращали мало. Да и зачем, если рабов было много. Платить им за труд не надо, а кормить можно как попало — лишь бы они живы были. Но, как ни старались гребцы, подгоняемые бичами, дать судну скорость больше 6–7 узлов, у них ничего не получалось. (Узел — это скорость равная 1 миле в час, а 1 миля — 1,852 километра.) Чтобы увеличить скорость гребных судов, их стали строить узкими и длинными. Так позднее появились галеры. Их особенно много строила уже в средние века Венеция, которая вела обширную морскую торговлю.

Мастера знаменитого Венецианского арсенала прославились на весь мир превосходным качеством галер своей постройки. Многое в их устройстве считалось государственной тайной. Около 16 000 человек работало там, но секреты своих искуснейших мастеров никто не выдавал: за это грозила смертная казнь.

Галеры были высшим достижением гребного флота и применялись главным образом как военные корабли, охранявшие торговые суда. Весла располагались в один ярус, но все равно были такими длинными, что приходилось сажать за каждое по шести и даже семи гребцов.

Работа их была поистине каторжной. Между прочим, когда-то это выражение и было прямо связано с греблей на галерах, потому что галеры в России называли каторгами. Отсюда и пошло слово «каторга»…

Вот в каких условиях работали гребцы-рабы. В кормовой части судна находился начальник гребцов, или, как его называли, комит. Два его помощника, вооруженные бичами, стояли: один — посередине, а другой — в носовой части судна. Вот капитан дал команду комиту. Тот поднес ко рту серебряный свисток. Этот сигнал повторили помощники. Рабы, прикованные к своим сиденьям, заворочали веслами. Десятки весел кажутся одним, так они ровно поднимаются и опускаются в воду в такт барабанному бою. Если какое-либо весло нарушало дружные движения, его гребцы получали удары по головам следующим веслом. Вдобавок на спины этих совершенно голых людей обрушивались удары бичей. Судорожно сгибаются их тела к корме, чтобы протянуть весло над спинами товарищей, извивающихся точно так же, как и они. Когда лопасть начинает погружаться в воду, гребцы нажимают на весла с таким усердием, что почти падают на скамейку. Кажется, нормальному человеку не выдержать и часа такой работы. А ведь галерники работали по двенадцати часов и более без всякого отдыха. Если кто-нибудь падал от изнеможения, — его выбрасывали за борт.

^{Размещение гребцов на триреме.}

Конечно, от такого подневольного раба нельзя было ожидать хорошей работы.

А с падением рабства гребные суда стали и вовсе невыгодными. Их становилось все меньше и меньше. На галеры в качестве даровой силы стали посылать государственных преступников. Их было не так уж много. Пришлось гребцов нанимать. На сто — сто пятьдесят гребцов и на других членов экипажа надо было брать в плавание столько продуктов и пресной воды, что для перевозимых товаров места оставалось совсем немного. А во время волнения вообще грести нельзя, — весла поломаешь. Надо пережидать. Значит, удаляться от берега было опасно. Расходы на плавание большие, а толку мало.

Еще в древние времена пробовали заменить людей-гребцов быками или лошадьми. Вы, конечно, сразу скажете, что заставить лошадь грести веслами нельзя. За такое дело, пожалуй, не взялся бы ни один дрессировщик. Правильно! Но люди вышли из положения. Дрессировки животных не потребовалось. Придумали другой способ. Посередине палубы судна устраивали круглый помост, а в центре его ставили ворот. К вороту прикрепляли дышла, а к ним припрягали лошадей и гоняли их по кругу. Ворот же особой передачей соединяли с поперечным валом, на котором с обоих бортов судна были насажены гребные колеса. Ударят кнутами по лошадям — и те побегут по кругу. Ворот начинает вращать колеса, и судно двигается.

Но и лошади не помогли владельцам судов. Суда двигались не быстрее, чем на веслах.

Нет, и на лошадях далеко не уплывешь. Нужно было что-то другое. Таким средством стали уже давно известные паруса, которые и обеспечили возможность выхода на океанские просторы.

До начала XIX века парусные суда стали единственным видом морского транспорта.

Через океан под парусами

В средние века мореплавание сильно шагнуло вперед. Начались поиски морских путей в «сказочную» Индию и другие богатейшие страны Востока. В конце XV столетия была открыта Америка. Богатые заокеанские земли привлекали жадные взоры европейцев-колонизаторов. Все больше расширялась торговля между Европой и другими частями света. Теперь судам надо было пересекать океаны и как можно быстрее покрывать расстояния в тысячи миль. Ясно, что для дальних плаваний гребные суда не годились. Такого пути ни один каторжник не выдержит!

Еще за несколько веков до нашей эры в Греции и Риме пытались строить парусные суда, совсем не имевшие весел. Но они могли ходить только при попутном ветре. Если же дул встречный ветер, — парус убирали, суда ложились в дрейф, их несло куда попало.

Постепенно корабельные мастера стали вносить кое-какие усовершенствования, стараясь сделать суда более надежными и мореходными. Борта делали повыше, чтобы при внезапных порывах ветра суда не опрокидывались, не черпали воду и их не захлестывало бы волной. Для этой же цели корпуса делали пошире, полнее. А чтобы судно меньше сносило при встречном ветре, оно получало более глубокую осадку.

Затем взялись и за паруса: увеличилось их количество на одном судне — вместо одного ставили три и даже четыре паруса, вместо одной мачты появилось несколько.

Кроме четырехугольных (прямых и трапециевидных) парусов, применяются косые (треугольные). Люди постепенно научились орудовать ими так, что суда стали ходить даже против ветра. Правда, приходилось лавировать, то есть вести судно зигзагами, чтобы ветер дул не прямо в нос судна, а под углом к направлению его движения. Конечно, при этом путь, проходимый судном, заметно увеличивался. Зато судно все-таки шло туда, куда нужно.

^{Голландский корабль и галера. 1550 г.}

В средние века на морских путях появились большие мореходные надежные и вместительные парусные суда. Самыми распространенными тогда судами были нефы, каракки и каравеллы. Нефы появились в XIII веке. Самые большие нефы строились в Венеции и имели в длину до 40 метров. На них было по две мачты, и на каждой поднимали по одному треугольному парусу. Нефы более поздней постройки имели три и даже четыре мачты.

^{Шлюп «Восток» в разрезе. 1815 г.}

Историки рассказывают об одном плавании французского короля Людовика IX по Средиземному морю на нефе. Путешествие длилось свыше десяти недель, причем ни король ни восемьсот сопровождавших его рыцарей не терпели никакого недостатка в провизии и пресной воде. Это показывает, что нефы действительно были велики и вместительны. Неф имел уже спасательные шлюпки, и самая большая из них тащилась за кормой судна.

^{Парусное судно XVI столетия.}

Каракки стали строить в XIV веке в Генуе, Португалии, а позже и во Франции. Это были крупные трехмачтовые суда, грузоподъемностью около 1000 тонн. У них было четыре палубы, а высота между палубами такая, что рослый человек свободно ходил в помещениях, тогда как на прежних судах ему пришлось бы нагибаться.

В XV веке появляется новый тип океанского парусного судна — каравелла.

Эти суда стали известны всей Европе после того, как Христофор Колумб обессмертил свое имя открытием Америки. Флотилия Колумба и состояла из двух каравелл и одного корабля («нао»). До того времени каравеллами называли маленькие беспалубные суда. Поэтому некоторые историки глубоко заблуждались, утверждая, что Колумб достиг берегов Америки «на скорлупках».

Правда, длина наибольшего его корабля «Санта-Мария» была около 25 метров, а маленькой «Ниньи» — всего 18. Каравеллы «Пинта» и «Нинья» более легкие на ходу и вполне мореходные. Эти каравеллы были намного прочнее и выносливее, чем самые большие нефы и каракки, хотя груза брали гораздо меньше.

Когда Колумб летом 1492 года уходил из порта Палое в историческое плавание, на борту его каравеллы «Пинта» было 80 человек и огромный запас провизии, снаряжения и пресной воды. А всего каравелла могла взять 120 тонн груза. Колумб, описывая бурю, которая застигла его на обратном пути у Азорских островов, говорил, что он избавился от гибели только благодаря крепкой конструкции и хорошим мореходным качествам своей каравеллы.

^{Эскадра Колумба.}

Между прочим, в 1892 году, когда праздновали 400-летие открытия Америки, организаторы торжеств придумали такую вещь: решили построить самую настоящую эскадру, во всем похожую на колумбовскую, и на ней в точности повторить исторический рейс Колумба. Так и сделали. И снова торжественно «открыли Америку» после океанского перехода, совершенного вполне благополучно. Разница была лишь в том, что «на всякий случай» рядом шел огромный пароход!

В XVIII веке на первое место по постройке парусных судов выходит Англия, тогдашняя «владычица морей». Этому помогло и то, что английские суда были построены из первосортных русских материалов, вывозимых из Архангельска. Так, паруса англичане шили из русского холста. Мачты делали из деревьев, выросших в русских сосновых лесах. Снасти изготовлялись из русской пеньки. Когда ковали якоря и цепи, раздавался звон уральского железа. А как же шло развитие русского парусного флота?

Русские умельцы-судостроители

Он ведет свое начало с XI–XII веков. Уже флот Новгорода Великого состоял из множества парусных судов. В 1948 году при раскопках у Старой Ладоги обнаружили остатки древнего судна. Эти остатки рассказывают нам о высоком мастерстве судостроителей Новгорода. На ребрах-шпангоутах, сохранившихся от этой мореходной наборной ладьи, отчетливо видны следы деревянных гвоздей.

Еще в XII веке новгородцы совершали далекие плавания по Балтийскому морю, доходили до портов Швеции и Дании.

В русских былинах сохранились упоминания о том времени, когда на своих «буссах-кораблях» купцы — «гости новгородские» — и их «дружины хоробрые» «хаживали по синю морю Варяжскому», «гуляли по Волге и бегали по морю Хвалынскому» (Каспийское море). Новгородцы дошли даже до Белого моря и здесь, на побережье, основали несколько поселений.

^{Парусное судно русских поморов XVI–XVII веков.}

Татаро-монгольское нашествие, а затем шведско-немецкое вторжение на северо-западе лишили Русь выхода к морям. На несколько столетий было прервано развитие русского флота. Мореплавание в это время развивалось только на севере нашей страны. Потомки новгородцев — поморы — чувствовали себя на «море студеном», как дома. Мало того, они ходили для промысла зверя и рыбы до самой Новой Земли и даже проникали в Карское море. Они раньше иностранных мореплавателей побывали на Груманте, как тогда называли остров Шпицберген. Поморы строили замечательные морские суда. Бесстрашные мореходы выходили на легких беспалубных ушкуях. А чуть позднее появились и уже знакомые вам одномачтовые кочи. Были они плоскодонными, однопалубными судами длиною около 20 метров, с прочным, приспособленным для плавания среди льдов корпусом. Чаще всего кочи шли под парусом. Четырехугольный парус долгое время сшивали из шкур; снасти были ременные. Для постройки такого судна умелым мореходам не требовалось ни единой железной детали. Рассказывают, что даже якоря делали из коряги, привязав к ней камень потяжелее.

Конечно, со временем и коч изменился, появились железные крепления.

^{Первый русский морской корабль «Орел».}

Поморы строили и трехмачтовые парусные суда — морские ладьи, которые поднимали до 200 тонн груза. Плавая на таких судах, русские мореходы в конце XVI и начале XVII века открыли миру северные и восточные берега Азии. А мореход Семен Дежнев первым в 1648 году прошел между Азией и Северной Америкой. Этим он доказал, что между обоими материками существует пролив. А ведь ученые Западной Европы считали тогда, что Азия и Америка — это части одного материка.

В XVII веке начинается постройка парусных судов крупных размеров на заморский лад. Первое такое судно — трехмачтовый плоскодонный «Фредерик» («Фридрих») — было построено еще в 1635 году в Нижнем Новгороде. Оно предназначалось для торговли с Персией. Судьба его сложилась печально. В том же году он разбился на подводных камнях у кавказского берега.

По приказу царя Алексея Михайловича в 1669 году в селе Дединово на Оке было построено большое трехмачтовое морское судно «Орел». Его тоже постигла печальная участь: войска Степана Разина взяли Астрахань и сожгли стоявший там «Орел».

Только при Петре I началось создание сильного морского флота. В зале Центрального военно-морского музея стоит маленький бот. Он сыграл очень большую роль и в жизни Петра I, и в истории русского флота. Неспроста старомодное суденышко с уважением называют «дедушкой русского флота». Катаясь по Яузе на ботике, юный Петр загорелся страстью к морю и морскому делу. Берега речонки показались тесными. Он перенес бот на переяславльское Плещеево озеро, построил там «потешную» флотилию из малых фрегатов и галер, с которыми разыгрывал «примерные морские баталии». Игры юного царя стали предвестниками великого дела.

Таким делом явилось создание в нашей стране военного и торгового флота и завоевание выхода к морю. Россия заняла почетное место в ряду великих морских держав.

За время царствования Петра I был создан сильный боевой флот, состоявший из 48 мощных линейных кораблей и фрегатов, 790 галер и других парусных и гребных судов. Американский морской историк Мэхен назвал это «неповторимым историческим чудом».

^{Корабль «Полтава».}

Большое внимание уделял Петр I развитию торгового флота и судоходства. Он трижды посетил Архангельск, плавал по Белому морю: побывал на корабельной верфи братьев Бажениных на реке Вавчуге. На верфи строились крупные торговые суда. В 1703 году первое судно «Андрей Первозванный» отправилось с русскими товарами в Англию и Голландию.

И в том же году первое иностранное судно пришло в Петербург. А в последний год жизни Петра более девятисот судов побывало в порту молодой столицы.

^{Русское торговое судно 1700 г.}

Быстро растущему русскому флоту потребовалось много моряков и кораблестроителей. Петр I направил за границу большую группу молодых людей для обучения их морскому делу. Он сам свыше четырех месяцев проработал плотником на верфи в Амстердаме и изучал корабельное дело под руководством лучших мастеров Голландии и Англии. В Москве была создана в 1701 году Школа математических и навигацких наук, а в Петербурге в 1716 году открылась Морская академия.

При Петре I впервые было издано около двадцати учебников по судовождению и кораблестроению. Петр 1 много заботился о совершенствовании строящихся судов.

^{Фрегат времен Петра I.}

Преемники Петра I уделяли мало внимания развитию флота, и строительство судов сильно сократилось. Только при Екатерине II кораблестроение на время приняло прежний размах.

Можно назвать много имен талантливых русских кораблестроителей.

Так, заказывая на Вавчугской верфи суда, англичане и голландцы специально приплачивали большие деньги за то, чтобы строил им обязательно сам Степан Кочнев. Самоучка, друг Ломоносова, Степан Кочнев прославился «прочною и с особым искусством постройкою» крупных мореходных судов.

Архангельский мастер М. Д. Портнов за двадцать три года работы построил шестьдесят три корабля.

А. М. Курочкин работал в начале XIX века тоже в Архангельске. Он создавал такие прочные и красивые корпуса кораблей, что от правительства пришло распоряжение «выгравировать в назидание потомству чертеж этого корпуса на меди, для сохранения его впредь в неизменности».

Современник Курочкина — Иван Афанасьев славился своей работой на Черном море. За свою жизнь он построил 38 больших и множество малых боевых и торговых судов.

Если упоминать имена строителей парусных кораблей, то надо назвать Амосовых, Окуневых, Поповых.

Русский флаг стал появляться в самых отдаленных и еще малоизведанных уголках земного шара. Велики заслуги русских моряков. В XVIII веке они исследовали берега Северо-Западной Америки. В XIX веке ими совершено 42 кругосветных плавания, во время которых сделаны важные географические открытия. Много труда положили на открытие и изучение берегов Тихого океана и Арктики такие прославленные мореплаватели, как Беринг, Чирков, Головнин, Невельский, Крузенштерн, Литке, Малыгин и другие. Своими замечательными походами они навеки прославили нашу Родину. В 1819–1821 годах офицеры русского флота Ф. Ф. Беллинсгаузен и М. П. Лазарев на парусных шлюпках «Восток» и «Мирный» открыли новый материк — Антарктиду.

^{Шлюп «Восток» у берегов Антарктики.}

Многие исследователи безуспешно старались разгадать эту загадку. Самым упорным из них был знаменитый английский моряк — капитан Джемс Кук. Много лет затратил он на поиски Антарктиды и объявил, что Антарктида либо вовсе не существует, либо ее достичь невозможно.

«Риск, связанный с плаванием в этих необследованных, покрытых льдами морях, в поисках южного материка, настолько велик, — заявил Кук, — что я смело могу сказать, — ни один человек никогда не решится проникнуть на юг дальше, чем это удалось мне».

Русские же моряки не только достигли Антарктиды, но и обошли вокруг загадочного южнополярного материка.

^{Шлюп «Мирный» у берегов Антарктики.}

Выжиматель ветров

Как видите, парусные суда принесли много пользы. В первой половине XIX века они достигли большого совершенства. Значительно увеличились их размеры и скорость. Океанские просторы бороздили крупные трех- и четырехмачтовые суда. Наконец выходят в море самые быстроходные парусные трехмачтовые суда — клиперы — для перевозки особо срочных грузов, таких, как чай и золото.

Клиперы делались с узким заостренным корпусом, а на мачтах поднималось столько парусов, сколько раньше не могли поставить и на двух судах такого размера. Их стали называть «выжимателями ветров». Скорость хода у них достигала 18 узлов.

Интересна история английского клипера «Катти Сарк». О его парусной мощи можно судить по тому, что площадь парусов этого «выжимателя ветров» составляла около трех тысяч квадратных метров. «Катти Сарк» принял участие в проводившемся тогда соревновании клиперов, доставлявших чай из Китая в Лондон. По условию соревнования судно, привозившее этот ценный продукт быстрее остальных, сдавало его с дополнительной наценкой, а команда его получала большую премию. В соревновании участвовало около 70 судов, и «Катти Сарк» почти всегда выходил победителем.

Потом прорыли Суэцкий канал, и рейсы парусных судов на «чайной» линии стали невыгодными. Клипер занимался случайными работами, возил уголь из Англии в Японию и Австралию. Но вот клиперы опять вошли в моду, правда, на короткое время. Австралия стала вырабатывать много шерсти, в которой очень нуждались Европа и Америка. Паровых судов не хватало, пришлось прибегнуть к услугам парусных.

В октябре 1885 года из австралийского порта Сидней отправилось в Англию шесть клиперов. На семьдесят третий день плавания «Катти Сарк» раньше всех своих собратьев появился в Лондоне. Это был небывалый для парусных судов рекорд. И не только парусных, но и паровых. На обратном пути клипер нагнал быстрейший в то время пассажирский пароход «Британия». Вахтенный помощник разбудил капитана.

— Сэр! — сказал он. — Выйдите на мостик, происходит что-то необыкновенное — нас обгоняет парусник!

Капитан улыбнулся и не тронулся с места.

— Чего ж идти. Ведь это «Катти Сарк», и тягаться с ним бесполезно!

Знаменитый клипер прибыл тогда в Австралию на четыре часа быстрее самого прыткого парохода того времени.

Прошло несколько лет, и надобность в «выжимателях ветров» отпала. О клипере «Катти Сарк» стали постепенно забывать. И все-таки пришлось опять вспомнить, но уже в условиях первой мировой войны. Занимаясь перевозкой военных грузов, клипер оказался в океане свидетелем обычной для войны сцены. Немецкая подводная лодка торпедировала большой транспорт, и тот медленно погружался в воду. Клипер подошел к тонущему судну и снял с него людей. Подводная лодка всплыла на поверхность воды и открыла артиллерийский огонь. И на этот раз «Катти Сарк» показал прекрасные мореходные качества. Поставив все паруса, он благополучно ушел от преследования. Еще много лет не расставался клипер с морскими просторами, пережив всех своих парусных «однокашников». А в 1954 году его превратили в музей.

Парусники поднимали до 1500 тонн груза, но, идя под всеми парусами на сильной волне, корпуса крупных судов испытывали большое напряжение. Делать деревянные корпуса еще прочнее было нельзя, они и так получались очень тяжелыми. Тогда борта судов стали стягивать железными стержнями, а потом совсем отказались от деревянных ребер скелета судна. Набор стали собирать из железных ребер, а деревянными остались только обшивка, палубы и надстройки. Чтобы увеличить прочность днища судна и предохранить его от разрушения древоточцами, на обшивку стали накладывать медные листы. Так судно постепенно и превращалось из деревянного в металлическое.

Появились шхуны с косыми парусами. Такие паруса легко и удобно убирать прямо с палубы и не надо лазать по мачтам. Поэтому на шхунах уменьшилось число матросов.

^{Учебное парусное судно «Товарищ».}

Много усовершенствований сделано было и в устройстве судов. Начали проводить вентиляцию и ставить печное отопление. Чтобы дать в помещения естественный свет, прорезали иллюминаторы. Тяжелые кирпичные камбузы заменили легкими, из железа. Вместо пеньковых якорных канатов стали применять железные цепи. Но бурное развитие капитализма требовало расширения связей между частями света, большой быстроты перевозок огромного количества грузов и пассажиров через океаны. Таким требованиям деревянные парусные суда удовлетворять уже не могли. И главным образом потому, что плавание на них всецело зависело от ветра. Есть ветер — судно двигается. Нет ветра, некому надувать паруса — судно неподвижно. Хоть весла приделывай к борту. Да такую махину никакими веслами и не сдвинешь! Не лучше было и при сильном ветре, когда разыгрывался шторм. Нужно было срочно убирать паруса, иначе от мощного напора ветра судно могло опрокинуться и уж во всяком случае осталось бы без мачт.

От таких неожиданных капризов погоды судно теряло много времени, а у пассажиров получались большие просчеты. Рассчитывает, скажем, пассажир добраться из Европы в Америку за сорок дней, а попадет туда за шестьдесят.

И вот в начале XIX века происходит переход от деревянного корпуса судна к железному и от парусов — к механическому двигателю. Это был коренной переворот в истории мореплавания и судостроения. И стал он возможен только после того, как появилась на свет надежная паровая машина.

Как появился пароход

3 ноября 1815 года многотысячная толпа жителей Петербурга собралась на набережной Невы. Люди с интересом наблюдали, как двигалось по реке какое-то странное судно. Внешне оно напоминало деревянную баржу, но одно сооружение на судне сбивало всех с толку.

Никто из собравшихся не мог объяснить, зачем на палубе установлена высокая железная труба, из которой валил дым.

На судне была еще одна особенность: с каждого борта выше палубы поднимались колеса, закрытые сверху деревянными чехлами. Колеса вращались, и судно двигалось. Да еще как двигалось: довольно быстро и по течению и против течения реки, хотя и не имело парусов.

Люди были поражены: «Что за диво дивное? Судно движется без парусов и в любом направлении. Вот даже в морской залив направилось. А почему так движется, — неизвестно…».

Собравшиеся были свидетелями исторического события — выхода в плавание первого в России парохода «Елизавета».

^{Первый русский пароход «Елизавета». 1815 г.}

Петербургские газеты на все лады восторгались диковинным судном. А журнал «Сын отечества» поместил полное его описание, из которого мы узнаем, что «Елизавета» «без течения и ветра идет в час по 10 верст», а для приведения в движение машины (мощностью в четыре лошадиных силы) «было издержано березовых однополенных дров одна сажень, да еще немного каменных угольев».

Кстати, все было приспособлено и к тому, чтобы на высокой дымовой трубе, в случае чего, можно было поднять парус…

Так что особенно-то машине не доверяли.

Вообще к пару еще не привыкли, хотя люди уже два тысячелетия старались использовать его силу для движения механизмов. Первым попытался это сделать — еще во II веке до нашей эры — Герон Александрийский. История рассказывает, что Герон соорудил механизм «эолипил», вращаемый реактивной силой струй пара. Позднее пробовали строить паровые механизмы и другие изобретатели, но им, как и Герону, удавалось создать только забавные игрушки. Надо было немало поработать над этими игрушечными «двигателями», чтобы пустить их в дело.

^{Паровая машина Ползунова. 1765 г.}

А слабая техника тех времен не давала такой возможности, потому и оставались они бесполезными. Только в начале XVIII века появились первые паровые машины. Эти «огнедействующие» машины сами по себе не приводили в действие заводские установки, а только отливали воду из рудников, шахт, доков или подавали ее к месту обработки руд. Фактически это были не паровые двигатели, а водоподъемные насосы. Основной движущей силой в ту пору были водяные колеса. Вращаясь от тяжести падающей воды, колеса приводили в действие станки, мехи для искусственного дутья воздуха в плавильные печи, кузнечные молоты и другие механизмы; причем все зависело от воды. Есть вода — заводские установки работают. Нет воды — они бездействуют, и надо возвращаться к старому способу — вращать колеса лошадьми.

Паровая машина и судно

Немало прошло времени, прежде чем паровая машина обрела себе место на судне. У нее нашлось много противников. Какие нелепые доводы приводили они против установки паровой машины на судах! Они, например, утверждали, что паровая машина будет часто выходить из строя, что для нее потребуется непомерный расход топлива и могут быть пожары. Но жизнь опровергла все эти опасения, и XIX век на море стал «золотым веком» пароходов.

Конечно, и до появления «Елизаветы» было много попыток построить пароход. Еще в 1543 году один хитроумный испанский моряк Бласко де Гарай предложил императору Карлу V построить судно, которое могло бы ходить против ветра без всяких парусов и весел. Император не поверил, но ради любопытства приказал такое судно построить. Через некоторое время моряк объявил, что 200-тонный «Тринидад» готов, и сам император решил посмотреть, что из этой затеи вышло. Чтобы избежать подозрения в сношениях с дьяволом — а инквизиторы шутить не любили, — Гарай наполнил котел «святой водой» из ближайшего монастыря. Вскоре из котла, помещенного где-то посередине судна, повалил через трубу дым, заработали таинственные механизмы, пришли в движение гребные колеса… и «Тринидад» пошел. Все были поражены. Изобретателя щедро наградили, но секрета своего он все-таки не открыл и скрылся. А уже гораздо позднее исследователи доказали, что колеса вращал не пар, а спрятанные в трюме люди.

Более удачное судно с механическим двигателем создал в 1763 году изобретатель Гулльс. За кормой этого судна укреплялось колесо, которое приводилось в движение системой бесконечных ремней, перекинутых через шкивы. А шкивы вращались паровой машиной Ньюкомена. Но и этому судну не пришлось стать первым пароходом: машина часто выходила из строя, и ее в конце концов приспособили для добывания железной руды в ближайшем руднике.

Многие изобретатели пытались установить паровую машину на судно. Самый удачный пароход, правда для плавания по реке, создал американец Роберт Фультон.

Три года работал Фультон на заводах Англии, внимательно изучал их оборудование, совершенствовал различные станки и вносил ценные предложения. Одновременно с этим он изобретает машину для распиловки мрамора, станок для изготовления канатов, станок для пряжи льна и пеньки, разрабатывает новую систему шлюзов и каналов и изобретает подводную лодку. А в 1803 году он строит в Париже первый в мире речной пароход. Машину для его парохода изготовили в Англии. Но, как только ее поставили на судно, деревянное днище не выдержало большой тяжести и продавилось. Фультон переделал судно и испытывал его успешно на Сене в августе 1803 года.

Затем поехал в Англию. Занимался подводной лодкой. Был на испытании колесного парохода «Шарлотта Дандес». После чего поехал в Америку с намерением строить пароход.

Здесь, на реке Гудзон, о построил в 1807 году более удачный пароход «Клермонт». Этот пароход, длиной около 40 метров, плавал между Нью-Йорком и городом Олбани, перевозя грузы и пассажиров.

^{Пароход «Клермонт». 1807 г.}

После «Клермонта» и «Елизаветы» речные и морские пароходы стали строить во всех странах.

Конечно, первые машины, устанавливаемые на пароходах, были несовершенны и маломощны.

Самой мощной судовой машиной был тогда паровой двигатель в 20 лошадиных сил. Мощность паровой поршневой машины у современных пароходов достигает 5000 лошадиных сил.

Что это за лошадиные силы и почему ими измеряют мощность машины? Конечно, никаких лошадей в машине нет. Поршни ее двигает пар. В чем же дело?

Дело в том, что мощность измеряется величиной работы, которая производится в одну секунду. А за единицу работы принимают такую работу, которую выполняют при перемещении одного килограмма на один метр. Ее так и называют килограммометром.

Таким образом, мощность машины можно измерять килограммометрами работы, выполняемой в секунду. Но обычно мощность машины измеряют лошадиными силами.

Как мы уже знаем, первые паровые машины были приспособлены для подъема воды. А раньше такая работа выполнялась лошадьми. При заказе паровых машин требовалось указать, какой работоспособностью или мощностью они должны обладать. Но люди привыкли к лошадям, поэтому при заказе паровой машины указывали, работу скольких лошадей она должна заменить. Потом подсчитали, что крепкая лошадь в среднем производит в секунду работу, соответствующую подъему 75 килограммов на один метр. Такая работоспособность лошади и была принята за единицу при измерении мощности машин. И эту единицу назвали лошадиной силой.

Если говорят: машина развивает мощность 20 лошадиных сил, — значит, она может производить работу в 1500 килограммометров в секунду.

Мощная поршневая машина парохода выполняет работу пяти тысяч лошадей. Представьте теперь, что история техники застыла на том времени, когда ворот судна, соединенный с колесами, действительно вращался лошадьми. Трудно себе вообразить судно, на котором работают сразу 5 тысяч лошадей. А сколько еще сена и овса потребуется для них? Получится не судно, а необыкновенной величины конюшня. Где уж тут брать пассажиров и грузы, когда и лошадей девать некуда!

По мере развития машиностроения удавалось строить машины все большей и большей мощности, без значительного увеличения их размера.

Судовая паровая машина большой мощности вместе с котлами и запасом топлива занимала не более четверти длины парохода, а то и меньше. У нее три, а иногда и четыре цилиндра.

Зачем же паровой машине нужно столько цилиндров? Ведь машины первых пароходов имели один цилиндр.

Оказывается, в одноцилиндровой машине нельзя было полностью использовать всю энергию пара. Пар покидал эту машину с такой энергией, которой хватило бы еще на большую работу. А для хорошей работы машины надо, чтобы давление пара, уходящего из цилиндра, было как можно меньше. Но для такого пара нужен большой объем цилиндра: ведь пар сильно расширяется. Значит, этот цилиндр должен быть огромных размеров. Вот почему первые судовые машины были малопроизводительны, громоздки и тяжелы.

Они требовали для своей работы много пара, а значит, и большого расхода топлива. Пароходы того времени напоминали скорее угольные склады, чем грузовые суда. Запас угля на них часто превышал количество грузов, перевозимых в трюмах. С такими машинами судоходство не могло развиваться. Тогда решили применить многоцилиндровые машины, в которых пар расширялся бы по очереди в цилиндрах все большего диаметра, так как каждый цилиндр имел большие размеры, чем предыдущий. После каждого перехода из одного цилиндра в другой пар мог расширяться, отдавая часть своей энергии на движение поршня. Так пар постепенно терял свою упругость, совершая в каждом цилиндре полезную работу. Такие экономичные машины стали называть машинами двойного или тройного расширения, в зависимости от того, в скольких цилиндрах работает пар.

В машинах тройного расширения самый маленький цилиндр, куда вначале поступает пар, называют цилиндром высокого давления; затем пар переходит в цилиндр среднего давления, и наконец, в самый большой — цилиндр низкого давления.

Но, кроме усовершенствования самой машины, немало пришлось поработать и над устройством котлов, дающих пар.

^{Паровая машина тройного расширения.}

Энергия на судах

Давайте посмотрим, каким образом в котле получался пар.

Котел — это большой стальной барабан, стоящий на прочном фундаменте. Конечно, он не похож на те котлы, в которых варят пищу, уже потому, что огонь разводят не снаружи, а внутри его — в топках. Если сравнивать его, то лучше с самоваром. Только, кроме жаровой трубы, у судового котла внутри множество трубок. Их называют дымогарными. Через них проходят из топки и огневой коробки горячие газы. Потом эти газы уходят в дымовую трубу парохода. Вода наполняет корпус котла поверх трубок. Но сверху еще остается пространство, где собирается пар. А пар получается от испарения воды, нагреваемой горячими трубками и стенками топок.

Такой котел называют огнетрубным.

Есть еще водотрубные котлы. У них наоборот: вода идет по трубкам, а горячие газы нагревают трубки снаружи. Да и внешне эти котлы никак не похожи на огнетрубные. У них два, а то и три барабана, правда, небольших размеров.

Водотрубные котлы гораздо лучше огнетрубных. Они не так тяжелы и громоздки. Воды им требуется в несколько раз меньше.

^{Котельная парохода начала XX века.}

Много значит для работы котла, какое в нем сжигается топливо.

Раньше топливом для судовых котлов служили каменный уголь и дрова.

При сгорании угля образуются горячие газы, которые через огневую коробку проникают в дымогарные трубки. Но не вся энергия, заключенная в угле, переходит в энергию пара.

Дело в том, что уголь сгорает не полностью, — какая-то часть его вылетает в дымовую трубу. Потому она и дымит! Много теплоты уносят в дымовую трубу продукты горения угля.

Нужно рассказать еще и о том, что даже после того, как пар поработал во всех трех цилиндрах машины, его «приключения» не заканчиваются. Когда-то пар на судах выпускали прямо в воздух. Из машины пар направлялся в особый бак — конденсатор. Пар, касаясь холодных трубок, охлаждался и превращался в воду — конденсат. Эту воду питательный насос гнал в котел, где она снова становилась паром.

Конечно, на пути от котла до конденсатора какие-то потери пара будут. И каждый раз в конденсатор поступает воды меньше, чем подано в котел. Ну, на этот случай на пароходе всегда имеется запас пресной воды для добавки в котел. Такой запас хранится в особых цистернах.

А если выпускать пар в воздух, то воды не напасешься. Тут понадобится такой запас, что и полпарохода для него будет мало. Тогда не пароход, а какой-то водовоз получится. Где тут думать о грузах! Впору только воду возить.

Вы можете спросить: а зачем возить воду, когда вокруг парохода целое море? Качай себе воду в котел из-за борта, а пар выбрасывай в воздух.

Но этого делать нельзя, — так только беды пароходу наделаешь.

Когда морская вода станет превращаться в пар, на стенках котла будет оседать соль — накипь. Эта накипь постепенно образует вторую стенку котла. Получится как бы подкладка внутри стального котла. Стальная стенка, огражденная от воды накипью, будет перегреваться до температуры в топке. От такого жара у стальной стенки уменьшается прочность. Она может растянуться и лопнуть, и вода хлынет в горящую топку. При этом мгновенно получится столько пара, что ему нипочем любые прочные стенки. Как снаряд, разорвется котел, разнесет вдребезги палубу. От такого взрыва может не уцелеть и весь пароход. Поэтому никто не качает воду в котел из-за борта, а возят с собой пресную воду, да еще и конденсатор применяют. На судах дальнего плавания имеется особый аппарат — опреснитель, превращающий соленую воду в пресную, для питания котлов и мытья людей.

Современные судовые котлы приспособлены для работы не на угле, а на нефти, — вернее, на мазуте, который представляет собой остатки ее после переработки.

Для сжигания мазута в топке его распыляют особым прибором — форсункой. Форсунка распыляет подводимый по трубе мазут и выбрасывает его из сопла. Пламя горящего мазута похоже на метелку, а температура достигает 1600°. При таком пламени получается меньше несгоревшего топлива, сажи и искр, чем при угольном отоплении. Да и температура пламени намного выше, чем при сгорании угля; значит, и размеры топки можно делать меньше.

На вахте у котлов уже не стоят покрытые потом и угольной пылью кочегары, которые изнемогали когда-то от страшной жары, орудуя в топках «ломиками» и «шуровиками» весом в 20–30 килограммов. За одну вахту иногда приходилось каждому забрасывать в топку по две — три тонны угля. На смену кочегарам пришли котельные машинисты.

В отделении, где стоят котлы с мазутным отоплением, нет ни страшной жары, ни угольной пыли. Здесь от котельного машиниста не требуется большой физической силы. На каждом котле много клапанов, кранов и приборов. Котельный машинист только следит за показаниями приборов и, сообразуясь с ними, налаживает работу котла. Часто у котла бывают автоматические приборы. Тогда автоматы делают за человека все: подают в строгом соотношении воду, мазут, воздух и точно регулируют давление пара.

^{Водотрубный котел с нефтяным отоплением.}

Двигатель и движитель

Перейдем теперь в машинное отделение парохода.

Цилиндры машины покоятся на массивных колоннах, скрепленных с фундаментной рамой. Сквозь днище цилиндров проходят длинные штоки. На верхнюю часть каждого штока насаживается поршень. А нижняя часть штока заканчивается поперечиной с ползуном. Ползун скользит вверх и вниз по шлифованным поверхностям параллелей, укрепленных на колонне машины. Параллели поршня предохраняют шток от искривления.

Поперечина соединена с следующей тягой, которую называют шатуном.

Шатун устроен так, что его верхняя часть ходит вверх и вниз вместе с ползуном и штоком, а нижняя часть вращает, словно нога велосипедную педаль, одно из колен коленчатого вала машины.

Таким образом, прямолинейно-возвратное движение поршня в цилиндре преобразуется во вращательное движение коленчатого вала. Вращение коленчатого вала при помощи особого передаточного механизма — эксцентрика — производит попеременный впуск пара то в верхнюю, то в нижнюю полость каждого цилиндра через специальную золотниковую коробку, расположенную рядом с цилиндром.

Золотники открывают окна то в верхней, то в нижней полости цилиндра, впуская туда пар. Пар от котла подводится по трубе через золотниковые коробки в цилиндр высокого давления, затем последовательно в цилиндры среднего и низкого давления, а из цилиндра низкого давления он уже отводится в конденсатор. Коленчатый вал машины соединен с гребным валом, выходящим из кормовой части судна наружу.

^{Схема паровой машины с тройным расширением пара.}

У первых пароходов гребных винтов еще не было. Были гребные колеса. Колеса удобны на реке, где мелко и нет больших волн. И сейчас еще существуют речные пароходы с колесами. На море с гребными колесами — просто беда, особенно когда разгуляются волны. Вот пароход кренится на правый борт. Колесо этого борта глубоко зарывается в воду, а левое обнажается. В этот момент работа левого колеса бесполезна. Оно хлопает лопастями в воздухе, а пользы для парохода никакой нет. Перевалится пароход на левый борт, правое колесо вращается впустую. А если так, то и машина работает неравномерно. Одно колесо перенапрягается, другое действует вхолостую. От такой работы части машин быстро изнашивались, выходили из строя, а лопасти колес ломались.

Так было до тех пор, пока на пароходе не установили винт. Полезное действие винта было известно еще в глубокой древности. В те времена его использовали для выкачивания воды. Рассказывают, что еще в 1630 году из Китая в Европу привезли модель винта, предназначенного для движения судна. Но в эпоху парусного флота еще не было машин, которые могли бы вращать такой винт.

^{Пароход «Саванна» США. 1819 г.}

И только с появлением механического двигателя начали создавать и применять все более удачные конструкции гребных винтов. Очень интересный винт предложил чешский изобретатель Йосеф Рессель в 1827 году. Его винт в США и Австрии признали вполне пригодным для движения парохода. За создание гребного винта Ресселю даже поставили памятник в Вене и Нью-Йорке.

Необычайный случай произошел с другим изобретателем — англичанином Смитом: он испытывал в 1836 году судно, имевшее длинный деревянный винт Архимеда.

При случайной аварии часть винта обломали, но судно пошло гораздо быстрее. Оказывается, винт получил более выгодную форму.

В нашей стране первым винтовым пароходом был фрегат «Архимед», построенный в 1848 году.

^{Русский пароход «Тамань» (парусный).}

Соперничество винта с колесом тянулось долго. А иногда приходилось ставить и винт и колесо одновременно. Так, на построенном в шестидесятых годах прошлого века гигантском судне «Грейт Истерн» (оно имело более 200 метров длины) строители взгромоздили и колеса (диаметром до 17 метров!), и винт (весом около 36 тонн), да еще шесть мачт с парусами!

^{Колесно-винтовой пароход «Грейт-Истерн».}

В 1842 году, чтобы окончательно решить, какой движитель лучше, сделали так: взяли два совершенно одинаковых фрегата с одинаковыми машинами (по 200 сил), но один сделали винтовым, а другой — колесным. Потом установили их кормой друг к другу, соединили крепкими цепями и дали полный вперед обоим кораблям.

Винтовой перетянул и поволок соперника со скоростью 2,5 узла.

Гребной винт и гребные колеса называют движителями судна. Кстати сказать, многие путают двигатель с движителем. Считают, что это одно и то же. На самом деле эти понятия разные. Двигатель — это машина, создающая необходимую для движения судна силу. Но сама по себе такая энергия не может двигать судно. Требуется дополнительное приспособление, с помощью которого сила машины будет воздействовать на воду, отталкивать судно от нее. Это приспособление и есть движитель. Встречается много разных типов движителей. Но самым распространенным является пока гребной винт. Он состоит из трех или четырех лопастей и общей втулки — ступицы, которая насаживается на гребной вал.

^{Пятилопастной гребной винт большого танкера.}

Суда чаще всего имеют один-два гребных винта и столько же машин.

Как же работает гребной винт?

У колесного парохода видно, чем и как он гребет. У него по бортам колеса, насаженные на вал машины, идущий поперек судна. Лопастями своих колес пароход загребает воду, будто веслами. А у винтового вы видите за кормой только мощный поток бурлящей воды. Это гребной винт, сидящий глубоко в воде, вращаясь, ввинчивается в нее, с силой отталкивает воду назад, а судно движет вперед. Эта сила — упор винта — через специальный упорный подшипник на валу передается всему судну.

Очень много значат для нормальной работы гребного винта правильно подобранные размеры и форма его лопастей.

Вот какой случай произошел с нашим выдающимся кораблестроителем — академиком А. Н. Крыловым. Однажды он плыл на новом английском судне. Капитан этого судна был мрачен и очень неохотно отвечал на все вопросы Крылова. Видимо, он чем-то был недоволен. В конце концов удалось выяснить причину плохого настроения капитана. Оказывается, его раздражала малая скорость парохода.

«Вы понимаете, — сердито говорил капитан, — как это неприятно: идти со скоростью черепахи на судне, которое по всем своим данным должно быть быстроходным. В чем здесь дело, ума не приложу». Крылов сочувственно слушал капитана. Ему была понятна печаль старого моряка. И он решил помочь ему. Когда пароход пришел в Англию, Крылов направился в контору общества, которому принадлежало судно, и увидел там модель злосчастного парохода. Крылову сразу же бросилось в глаза, что у парохода винт непомерно велик. Он порекомендовал владельцу судна обрезать каждую лопасть винта на 200 миллиметров. Судовладелец послушался и потом не раскаивался в том, что доверился русскому ученому. Стоило уменьшить лопасть винта, и пароход стал давать скорость на несколько узлов больше. Оказывается, диаметр винта был подобран неправильно.

— Как вы могли так искусно определить болезнь моего судна? — спросил изумленный судовладелец.

— Я тридцать два года читаю «Теорию корабля» в Морской академии в Ленинграде! — просто ответил Крылов.

Пароход-турбоход

На протяжении всего XIX века изобретатели упорно, но безуспешно работали над тем, чтобы добиться возможно большей мощности от паровой машины. Это надо было сделать для того, чтобы крупные пароходы могли ходить с высокой скоростью. Рост кораблей обгонял возможности паровой машины. Все эти старания не дали нужных результатов.

Однако в конце концов кораблестроители выяснили, что этой цели можно достигнуть только в том случае, если соорудить паровую машину таких размеров, что она займет весь пароход.

Ясно, что на такой путь увеличения мощности машины становиться было нельзя.

Дело в том, что работа пара в самых лучших машинах используется всего на одну пятую его энергии. Поэтому-то и нельзя было добиться даже от самой, казалось бы, большой машины мощности больше 5000 лошадиных сил.

Мы уже знаем, что пар поступает в цилиндр машины через золотники. Поступает отдельными порциями. Поэтому поршень цилиндра получает от расширяющегося пара не непрерывный нажим, а отдельные толчки.

Кроме того, из-за малой высоты цилиндра каждая порция пара действует очень незначительное время. Да и скорость перемещения поршня в цилиндре при этом невелика — не более 5–7 метров в секунду.

Если ставить очень высокий цилиндр, чтобы пар поработал, разгоняя поршень, подольше, то опять придется увеличивать размеры машинного отделения и всего парохода в целом.

Вот хорошо бы иметь такой двигатель, в котором пар действовал бы равномерно в течение всего времени работы этого двигателя! Да и двигался бы побыстрее. Тогда мощность двигателя неизмеримо повысилась бы.

Такой двигатель с постоянно действующим паром, названный паровой турбиной, был создан в конце прошлого столетия. В этом двигателе, делающем несколько тысяч оборотов в минуту, пар мчится в 40 раз быстрее, чем в паровой машине. Так что назвали его турбиной не случайно: по-латыни «турбо» означает «вихрь». И что интересно: проект турбины одновременно разработали два человека, совершенно не знавшие друг друга. Это были шведский инженер Г. Лаваль и англичанин Ч. Парсонс.

Моряки рассказывают такую историю. В 1897 году на Дуврском рейде для торжественного парада по случаю юбилея королевы Виктории выстроился английский флот. Могучие броненосцы и стремительные крейсеры замерли в ожидании яхты королевы. Все было наготове.

И вдруг вместо королевской яхты откуда-то вынырнуло и с невероятной скоростью промчалось перед строем небольшое узенькое суденышко.

Самый быстроходный сторожевик бросился в погоню за нарушителем порядка. Но куда там! Успели только прочитать надпись на корме — «Турбиния». Скорость хода этого судна была в полтора раза выше, чем скорость лучших морских ходоков мира.

Вот поэтому-то строителя и владельца судна не только не отдали под суд «за безобразие на рейде», но наоборот — очень любезно пригласили в Адмиралтейство.

Строителем оказался инженер Парсонс. На своем судне он впервые в мире применил паровую турбину.

Пар в турбине работает совсем иначе, чем в паровой машине. Если направить сильную струю пара, вытекающего из конической трубки — сопла, в криволинейный канал, то эта струя, протекая по каналу, будет давить на его вогнутую стенку больше, чем на выпуклую. На этом простом свойстве и основано действие пара в турбине. Пар из нескольких сопел под большим давлением устремляется на криволинейные лопатки, закрепленные по окружности колеса, и вращает его примерно так же, как вода мельничные колеса.

У турбины две основные части: одна неподвижная, называемая корпусом, или статором, и другая подвижная — это диск, или ротор, который может вращаться. К внутренней стенке статора прикреплено множество направляющих лопаток. Обод ротора также усеян сотнями и даже тысячами рабочих лопаток особой формы. Они изогнуты в сторону, противоположную изгибу направляющих лопаток. Промежутки между рабочими лопатками и есть те криволинейные каналы, куда поступает с направляющих лопаток пар. Давление пара на рабочие лопатки заставляет вращаться ротор турбины. Так работает одноступенчатая паровая турбина. Ее и изобрел шведский инженер Лаваль. Но такая турбина не нашла распространения и в конце концов уступила место другим, более совершенным.

Произошло примерно то же, что и с паровой машиной, у которой стали делать несколько цилиндров.

Дело в том, что одноступенчатая турбина не могла иметь хорошего коэффициента полезного действия. Такой коэффициент в первую очередь зависит от того, с какой температурой и с каким давлением пар начинает и кончает свою работу. Оказывается, чем больше начальное давление и температура и чем ниже давление и температура пара, покидающего турбину, тем больше механической энергии для вращения ротора он дает. Поэтому стали турбину делать не одноступенчатой, а многоступенчатой. Такую турбину впервые и создал Парсонс.

Многоступенчатое устройство турбин позволило сооружать их такой мощности, о которой не могли даже и мечтать в начале нашего столетия. Мощность судовой турбины достигла 75 000 лошадиных сил.

Для заднего хода судна имеется особая турбина.

Прежде турбины ставили главным образом на быстроходных военных кораблях и больших трансатлантических экспрессах — лайнерах. Потом их начали применять и на обычных торговых судах.

Паровая турбина — быстроходный механизм. Ее вал вращается со скоростью нескольких тысяч оборотов в минуту. Что же получится при вращении гребного винта с такой скоростью? Получится бесполезная работа, так как лопасти винта будут только разбрасывать воду по сторонам, образуя вокруг себя пустоту. Тут уже не будет давления винта на упорный подшипник, а значит, и пароход не будет двигаться.

Именно так сначала и произошло на «Турбинии». Долго Парсонс ничего не мог понять: мощная турбина вращала гребной винт с бешеной скоростью — 2000 оборотов в минуту, а судно двигалось еле-еле.

Три года мучился Парсонс, переменил десять винтов на «Турбинии», пока не выяснил, что гребной винт, для вращения которого и служит турбина, не должен вращаться с такой скоростью. Для хорошей его работы нужна скорость вращения не более 250 оборотов. Как же быть в таком случае? Как заставить быстроходную турбину вращать винт с нужной неторопливостью? Для этого придумали соединять вал турбины с судовым валопроводом при помощи специальной зубчатой передачи — редуктора.

Конечно, все вы видели лебедку для подъема или перетаскивания тяжелых грузов. У такой лебедки два зубчатых колеса, сцепленных друг с другом. Диаметр того колеса, что ближе к рукоятке лебедки, в несколько раз меньше другого. Применение таких колес дает большой выигрыш в силе. При вращении рукоятки предмет поднимают или тащат легко, но зато очень медленно. Примерно то же самое получается и с редуктором. Его зубчатые колеса соединяют вал турбины с судовым валопроводом, а через него — с гребным винтом. Размеры колес подобраны таким образом, что судовой валопровод и гребной винт вращаются во много раз медленнее вала быстроходной турбины. Очень часто вместо такого редуктора применяют электрическую передачу. Тут зубчатые колеса заменяются электрическим током. Ток подают тихоходному двигателю, и он спокойно вращает гребной винт с той скоростью, какая нужна. Суда с электрической передачей от турбины к гребному винту называют электроходами.

Что такое теплоход

Мы уже знаем, что поршень паровой машины приводится в движение паром, а пар образуется в котле. Но котлы занимали много места. Были такие пароходы, где устанавливали по сорок с лишним котлов. Кроме того, большая часть тепловой энергии, получаемой при сгорании топлива, не использовалась, а терялась с уходящими газами и отработавшим паром. Иначе говоря, только небольшая часть энергии угля или мазута используется в паровой машине. В этом случае говорят, что коэффициент полезного действия этой машины небольшой.

И вот во второй половине прошлого столетия изобретатели стали думать: как бы повысить, насколько можно, коэффициент полезного действия двигателя? Как бы избавиться от котлов? Как бы изобрести такой двигатель, которому не нужны ни пар, ни громоздкие котлы?

Нельзя ли сделать так, чтобы топливо сжигалось не в котлах, а в цилиндрах самого механизма?

Так изобретатели подошли к идее двигателя с внутренним сгоранием топлива, но долго не могли осуществить ее.

Первый двигатель, работающий на светильном газе, предложил в 1860 году французский механик Ленуар. В 1867 году Н. Отто и Ланген его усовершенствовали.

В России в 1884 году капитан морского флота О. С. Костович создал очень для того времени мощный и легкий двигатель в 80 лошадиных сил.

Этот первый бензиновый двигатель, предназначенный для дирижабля, и сейчас хранится в Центральном Доме авиации в Москве.

Бензиновый двигатель имеет крупные достоинства по сравнению с паровой машиной. Он значительно легче ее, потребляет во много раз меньше топлива, занимает меньше места, чем машины с котлами, и требуют для своего обслуживания мало людей.

Но для установки на судно он не годится, так как работает на дорогом бензине и не безопасен в работе.

Для судна нужен был такой двигатель, который мог работать не на бензине, а на более безопасном и дешевом топливе.

Над созданием такого двигателя трудилось много изобретателей. Среди них нужно отметить русского конструктора Б. Г. Луцкого. В 1885 году он построил и успешно испытал газовый четырехцилиндровый двигатель. Но и его нельзя было ставить на судно. Изобретатели продолжали работать над созданием настоящего судового двигателя, надежного и простого.

Нечто подобное создавал и немецкий инженер Рудольф Дизель. Сначала Дизель решил, что его двигатель будет работать на угольном порошке. Долго трудился он над этой задачей, а затем отказался от ее решения. У него никак не получалось зажигание топлива в цилиндре. Тогда Дизель решил использовать в качестве топлива нефть. Повторилось то же, что и с угольным порошком. Сам Дизель так писал о своей работе по созданию нефтяного двигателя: «Первый мотор не работает, второй работает плохо, третий будет хорош…». Но и третий оказался плохим.

После нескольких лет бесплодной работы Дизель постепенно отказался от ранее задуманной им конструкции двигателя. В конце концов он построил в 1896 году двигатель, работающий на керосине.

Нефтяной двигатель внутреннего сгорания — мощный, экономичный и безопасный — оставался пока мечтой изобретателей. Эту мечту обратили в действительность инженеры и техник с завода «Л. Нобель» в Петербурге.

Дело началось с того, что завод собрался в 1897 году строить по чертежам Дизеля керосиновые двигатели. Рассматривая эти чертежи, русские специалисты нашли в них много ошибок. Пришлось изменить некоторые части двигателя.

Потом подумали-подумали и решили переделать двигатель с керосинового на нефтяной. Нелегко далась эта работа. Но помогла русская смекалка и изобретательность.

В 1899 году двигатель был готов и успешно прошел все испытания. И все же за немецким инженером сохранилась слава изобретателя первого двигателя, работающего на тяжелом топливе.

В 1903 году на Неве удачно было испытано первое в мире судно с нефтяным двигателем. Его назвали «Вандал». На нем были установлены три таких двигателя мощностью по 120 лошадиных сил каждый. Это был первый в мире теплоход. Так стали именовать те суда, которые приводятся в движение не паровой машиной, а двигателем внутреннего сгорания — дизелем.

Через год после постройки «Вандала» в Сормове спустили на воду второй теплоход — «Сармат». Этот «дедушка» современных теплоходов существует и сейчас.

Весть о новых русских судах быстро разнеслась по свету. Иностранцы удивлялись замечательным качествам теплоходов. Да и было чему удивляться. Дизели теплоходов потребляли дешевое топливо — нефть. Очень мал был и расход этого топлива. Например, теплоходу для рейса из Баку в Астрахань требовалось тогда 9 тонн нефти, а такому же пароходу — 48 тонн. Коэффициент полезного действия этих двигателей был почти в два раза больше, чем у паровой машины с котлом.

Всех поражала также быстрота пуска нового двигателя. Для разводки котлов и пуска в ход паровой машины нужны были часы, а для запуска дизеля — минуты.

«Вандал» и «Сармат» были речными судами.

Первый в мире морской теплоход построен в 1908 году также в России. Это было крупное нефтеналивное судно «Дело» с двумя дизелями общей мощностью в 1000 лошадиных сил. За границей первый морской теплоход «Зеландия» появился только в 1912 году.

«Сердце» теплохода

Двигатели «Вандала», «Сармата» и других теплоходов того времени совершали рабочий процесс за четыре такта: всасывание, сжатие, рабочий ход и выхлоп. Потом конструкторы пришли к такому мнению, что можно ограничиться лишь двумя тактами: рабочим ходом и сжатием. Так появился двухтактный двигатель с внутренним сгоранием топлива.

У такого двигателя впускные и выхлопные клапаны заменены продувочными окнами, сделанными в стенках цилиндров. В конце рабочего хода поршень опускается ниже продувочных окон и отработанные газы вырываются наружу. Чтобы полностью очистить цилиндр от газов, его продувают сжатым воздухом. Когда поршень начинает подниматься, он закрывает собой продувочные окна и постепенно сжимает воздух в цилиндре. От этого сжатия воздух, когда поршень достигает самого верхнего положения, нагревается до 1500 °C и более.

В этот момент особый насос впрыскивает в цилиндр строго отмеренную порцию горючего. Под давлением в несколько десятков атмосфер топливо распыляется, смешивается с горячим воздухом и самовоспламеняется. При сгорании топлива образуются газы, которые и толкают поршень.

^{Судовой двигатель Дизеля.}

Дальше все происходит точно так же, как и у паровой машины: прямолинейно-возвратное движение поршней при помощи шатунов преобразуется во вращательное движение коленчатого вала двигателя. А этот вал при помощи валопровода вращает гребной вал с насаженным на него винтом.

В машинном отделении теплохода, как и на всяком судне, кроме главных двигателей, стоит много вспомогательных механизмов.

Охлаждающие насосы подают воду для охлаждения стенок цилиндров двигателя. Масляные насосы подают масло для смазки двигателей и подшипников. Балластные насосы служат для откачки или приема воды в отсеки двойного дна и в специальные цистерны водяного балласта, чтобы можно было менять положение судна. Осушительные насосы предназначены для удаления из днищевой части судна небольшого количества воды, скапливающейся с течением времени. Они отличаются от отливных насосов, которые нужны любому судну для удаления большого количества воды, поступившей при аварии. Пожарные насосы снабжают морской водой магистраль, которая тянется по всем палубам судна.

Особые насосы подают воду в бани, прачечные, умывальные, к бакам с питьевой водой. Компрессоры вырабатывают сжатый воздух для пуска двигателя в ход и для работы пневматических инструментов. Вентиляторы и воздуходувки гонят свежий воздух в помещения и удаляют испорченный. Они же подводят воздух к котлам для горения и к двигателям для продувания цилиндров.

Вы спросите: «А при чем здесь котлы? Разве теплоходу нужен пар?»

Оказывается, у теплохода тоже имеется котел. Но он служит для вспомогательных целей: отопления помещений судна, подачи горячей воды в бани, душ и т. д. Его так и называют: «вспомогательный котел». Он небольших размеров и потому не требует для себя особого котельного отделения.

Много и приборов в машинном отделении теплохода. Вон висит что-то похожее на огромнейший будильник. У него даже звонок приделан.

Но на его циферблате не цифры, а надписи: «Приготовься», «Стоп», «Малый вперед», «Полный вперед», «Малый назад», «Полный назад» и другие.

У прибора имеется большая стрелка. Как зазвонит звонок, — в машинном отделении сразу смотрят на стрелку, куда она покажет. Вот стрелка остановилась против надписи «Стоп». Это значит: надо срочно останавливать двигатель.

А почему же движется стрелка и кто дает такие распоряжения? Оказывается, на мостике (и в ходовой рубке) имеется прибор точно с таким же циферблатом. Он установлен на невысокой тумбочке, а сбоку приделана ручка. Вот капитан или его помощник поворачивает ручку, пока стрелка не станет, например, против надписи «Малый вперед». В машине зазвонит звонок. Все посмотрят на циферблат и увидят, что и здесь стрелка показывает «Малый вперед». И сразу исполняют команду. Но, прежде чем исполнить, поставят ручку своего прибора против стрелки. Тогда на мостике прибор зазвонит и стрелка на нем покажет, что механик понял команду.

Это устройство для передачи приказаний называется машинным телеграфом.

Телеграфы могут быть механическими: у них ручка одного прибора соединена со стрелкой другого прибора тросиками или валиками. Теперь чаще применяют электрический машинный телеграф.

На теплоходах нет машинистов и кочегаров. Такие специальности есть только на пароходах. Двигатель теплохода обслуживают мотористы. Эта специальность сложна и ответственна. Моторист должен следить за всем: как подается топливо, воздух и смазка к двигателям, не перегрелись ли подшипники линии валов и нет ли в механизмах подозрительных стуков.

Мотористы советских теплоходов хорошо знают свое дело.

Во время Великой Отечественной войны одному из советских теплоходов было дано задание: доставить подкрепление Севастополю, осажденному фашистами.

Стояла холодная зима 1941 года. Теплоходу предстоял тяжелый и опасный рейс. Советских моряков не пугали огромные волны, которые обрушивались на судно. Шторм — для них дело привычное. Моряков беспокоило другое: в море непрерывно шныряли подводные лодки, а в воздухе летали самолеты врага. Только сравнительно большая скорость хода и увертливость судна могли спасти его от бомб и торпед. Даже кратковременная остановка двигателя или уменьшение скорости грозили теплоходу верной гибелью. Это был суровый экзамен для людей и для механизмов. И советские моряки выдержали этот экзамен «на отлично».

Несколько дней, преодолевая вражеские заслоны, создаваемые подводными лодками и авиацией, теплоход пробивался сквозь свирепые штормы Черного моря. Сколько раз мощные фонтаны от падающих бомб окружали теплоход! Не один раз ловко увертывался теплоход от пенистого следа идущей на него торпеды. Спасали опытность и бдительность советских людей, несущих вахту на мостике.

Так же бдительно стояли на вахте и мотористы.

В кабинете главного инженера Брянского машиностроительного завода висит большая карта. Густой, расходящийся по всем меридианам пучок цветных линий со стрелками, указывающими, на каких морях будут плавать советские теплоходы с дизелями производства машиностроителей Брянска. На ленинградском заводе «Русский дизель» и других предприятиях нашей страны уже многие десятки лет изготовляются судовые дизели. Но какие? Это быстроходные или, как их называют, высокооборотные двигатели. Скорость вращения их вала достигала 1500 оборотов в минуту.

Но надежность и долговечность этих двигателей оставляет желать лучшего. Если их и применяют, то только для таких судов, от которых требуется хорошая маневренность. И в первую очередь для буксиров, ледоколов, рыболовных траулеров, паромов, где наиболее подходящая электрическая передача от двигателя к гребному винту.

Для судов, перевозящих грузы на дальние расстояния, требуется другой тип двигателя — с малым числом оборотов, почти бесшумный, способный работать на низкосортном дешевом топливе, вплоть до мазута. А долговечность его до первого капитального ремонта, или, как говорят, моторесурс, должен быть, по крайней мере, в два раза выше, чем у быстроходных дизелей. Вот такие малооборотные дизели и стал выпускать с 1961 года Брянский машиностроительный завод.

Разрабатывая проект брянского дизеля, конструкторы внесли в него много технических новинок. Например, не изменяя конструкции и не увеличивая размеров двигателя, они повысили его мощность почти наполовину. Как же это делается? Если мы зажигаем спичку в безветренную погоду, она сгорает медленно. Стоит подуть ветерку, как пламя сильно увеличится и спичка сгорит очень быстро. А теперь представьте себе, что в цилиндр дизеля подается не обычный атмосферный воздух, а предварительно сжатый. Тогда в одном и том же объеме цилиндра, благодаря искусственно созданному от сжатого воздуха «ветерку», можно сжечь гораздо больше топлива. А это значит — получить от двигателя больше мощности.

Конструкторы пытаются повысить мощность судового дизеля и другими способами. Даже такими, которые на первый взгляд кажутся невероятными. В самом деле, трудно поверить тому, что в этом деле может помочь обыкновенная морская вода. Однако это так. Небольшая добавка такой воды к смеси топлива и сжатого воздуха сможет делать настоящие чудеса. Надо только воду подавать в цилиндр в распыленном виде. Тогда мельчайшие водяные капельки мгновенно испаряются, взрываются и тем самым быстрее перемешивают пары топлива с воздухом, образуя рабочий газ. Получается примерно то же, что и при газотурбинном наддуве, но в меньших масштабах. Советские ученые уже провели успешные опыты с таким двигателем в Черном море.

Представьте себе такую картину. В далекое путешествие по голубым дорогам отправляется теплоход. Штурман повернул рукоятку прибора на ходовом мостике, и стальной великан, послушный ее движению, ускорил ход. На приборе, схожем с машинным телеграфом, последовал ответный сигнал о том, что приказание с мостика выполнено, хотя в машинном отделении нет ни одной живой души. Вахту там несут не механик и моторист, а… автоматы. Штурману надо только повернуть рукоятку, все остальное сделают эти умные приборы. Они произведут пуск и разгон двигателя сжатым воздухом, переведут его на работу топливом, выключив пусковое устройство.

Когда нужно, автоматы переведут дизель с малого хода на полный или наоборот с переднего хода на задний. Автоматы поддерживают на заданном режиме температуру смазочного масла и воды, охлаждающей цилиндры. Группа автоматических приборов контролирует работу всех частей дизельной установки и сообщает посредством звуковых или световых сигналов о ее нарушениях. Если почему-либо появится опасность аварии, автоматы мгновенно выключат неисправный механизм, а то и остановят двигатель. Штурману не надо отлучаться из ходовой рубки для осмотра работающих механизмов. Перед ним экран телевизионной установки, на нем отчетливо видно, что делается в машинном отделении.

В октябре 1959 года буксирный теплоход «Спендиаров», ведя за собой груженую баржу, ушел в рейс из Саратова вниз по Волге. На этом судне впервые никто не нес машинную вахту. Обязанности механиков и мотористов с успехом выполняли автоматы и, примерно, так, как это описано выше. Здесь было автоматизировано управление не только двигателем, но и системами, обслуживающими его, а также различными вспомогательными механизмами.

Вот вы заходите в свою каюту. Особый градусник показывает температуру 15 градусов. При такой температуре после вахты на мостике не согреешься. Вы поворачиваете стрелку на шкале градусника до 25 градусов, и в каюте сразу становится жарко. А вот как остроумно автоматизирована судовая электростанция. На ходу судна дизель-генератор «отдыхает». Электроэнергию дает специальный электрогенератор, соединенный ременной передачей с гребным валом.

Если по каким-либо причинам упадет напряжение в сети, то валогенератор передает свои обязанности основному дизель-генератору и электростанция по-прежнему будет давать достаточно электроэнергии.

Теперь тысячи судов речного флота Российской республики, оборудованные устройствами для автоматического управления дизельной установкой, плавают по морям и рекам. Советские ученые стремятся создать автоматы для управления не только дизельной установкой, но и всеми работами на судне. Иначе говоря, создать судно-автомат.

Газ заставляет вращаться винт

Вы познакомились с двумя типами двигателей — паровой турбиной и дизелем, которые главным образом и используются на судах морского флота. У каждого из них и свои хорошие свойства, и недостатки. Главный недостаток дизеля, как и паровой поршневой машины, — много трущихся частей: поршни, шатуны, коленчатый вал… На их трение теряется немало мощности. У паровой турбины нет поршней, шатунов, коленчатого вала. Коэффициент полезного действия у нее больше, чем у дизеля. Зато она, как и паровая поршневая машина, нуждается в огромных котлах, холодильниках, паропроводах, больших запасах пресной воды. А на судне дорог каждый квадратный метр, который можно использовать для перевозки полезного груза.

Хорошо бы иметь для судна такой тип двигателя, который объединяет достоинства дизеля и паровой турбины, ликвидируя тем самым их недостатки! Таким двигателем является газовая турбина. Горючее сжигается внутри нее, как у дизеля. Поэтому она не требует котлов, холодильников, запаса пресной воды. В то же время струи газа ударяют в ее лопатки, вращая ротор, как у паровой турбины. Нет у нее и таких трущихся частей, как у дизеля.

Газотурбинная установка, работавшая на керосине, была создана впервые в мире русским инженером П. Д. Кузьминским в 1892 году. Кузьминский установил ее на катере. Однако преждевременная смерть помешала талантливому изобретателю довести начатое дело до конца. И все же конструкция его турбины и сейчас служит основой для проектирования подобных двигателей. Их стали создавать для кораблей уже после второй мировой войны в Англии и Соединенных Штатах Америки. Газотурбинные установки смонтированы на многих судах мирового торгового флота. Наиболее удачные из них установлены на английском танкере «Аурис» и американском грузовом судне «Джон Серджент».

Вы спросите: а почему так медленно шло развитие газовых турбин? Причина этого хорошо известна. Дело в том, что поступающий на лопатки турбины газ должен быть нагрет до 1100–1200 градусов. Только при этом условии она сможет работать с полной отдачей. Тут-то и возникает задача создания особых материалов для ее лопаток. Лопатки из обыкновенной стали будут быстро расплавлены огненными струями газа. Значит, их надо изготовлять из специальных жаропрочных материалов.

В августе 1964 года из ворот Кировского завода в Ленинграде выходили железнодорожные платформы с большими ящиками. В ящиках — узлы первой в нашей стране судовой газотурбинной установки. Они следовали по такому адресу: «Херсонский судостроительный завод — для грузового судна „Парижская коммуна“». Фактически это не одна, а две установки — правого и левого борта, — работающие через редуктор на один гребной винт. Мощность каждой установки 6500 лошадиных сил.

Советские конструкторы создали простые и надежные устройства для управления газотурбинной установкой «Парижской коммуны». Благодаря этим устройствам можно автоматически на расстоянии выполнять самые разнообразные операции. Например, переходить с малого хода на средний, полный и, наоборот, изменяя порции топлива в камерах сгорания двигателей. Как же это делается?

Вот механик повернул на пульте управления маховичок. Тем самым он подействовал через особый кулачок на прибор, осуществляющий запуск турбины. Далее все операции выполняют автоматы. Так управляют с пульта машинного отделения. Такое же управление можно осуществлять и из ходовой рубки судна. Для этого стоит лишь повернуть установленный там рычаг. Он через особое устройство воздействует на тот же кулачок пульта машинного отделения, и все дальнейшие операции пойдут по-прежнему. Ну, а если автоматическое управление выйдет из строя? Тогда газотурбинной установкой можно будет управлять с пульта вручную.

Газовая турбина, как и малооборотный дизель, способна работать на котельном мазуте. Тут на долю машинной команды тоже выпадает немало хлопот. Ведь работа на таком топливе грозит турбине большими неприятностями: возможна коррозия лопаток, а также опасные отложения на путях прохода раскаленного газа. Избежать этих неприятностей можно только хорошей подготовкой топлива.

Как видите, конструкторы создали интересный тип энергетической установки для морского судна. Она гораздо проще по конструкции и экономичнее паротурбинной, занимает меньше места, легче дизельной одинаковой мощности. И все же желательно было иметь для нее коэффициент полезного действия больше, чем он есть. Ведь газ, поступающий в турбину, нагрет только до 750 градусов. Для более высоких температур, когда турбина работает особенно экономично, еще не созданы лопаточные материалы. Что же делать сегодня?

И вот советские конструкторы разработали такую газотурбинную установку, для экономичной работы которой не нужна слишком высокая температура газов. В этом им помог… конкурент газовой турбины — дизель. Он стал для газовой турбины своеобразным котлом, вырабатывающим газ при температуре около 500 градусов. При такой температуре подается пар из котлов в современную турбину. Таким образом, отпадает забота о жаропрочных лопатках, а турбина работает экономично.

Чудо-винт

Вы познакомились с двигателями, которые пришли на смену паровой поршневой машине. Суда наших дней — будь это паротурбоход, теплоход, газотурбоэлектроход — значительно превосходят отжившие пароходы по водоизмещению, мощности главных механизмов, скорости хода и мореходным качествам. И все же в одном важном качестве — в маневренности — превосходство так и осталось за пароходами. А маневренность — такое качество, от которого порой зависит судьба самого судна.

Представьте, что в тесном пространстве морского рейда курс вашего судна пересекает другое, неожиданно потерявшее управление. Столкновение можно предотвратить лишь внезапным торможением. Но это легко осуществить на автомашине. Стоит лишь нажать на тормоза, и машина станет как вкопанная. А попробуйте это сделать с судном. Ничего не выйдет, и вот по какой причине. Когда мы останавливаем машину, сопротивление между колесами и землей резко увеличивается. У судна все происходит наоборот. Тут при «торможении» сопротивление воды сильно уменьшается, возникает большая сила инерции. И судну, прежде чем остановиться, приходится пройти изрядное расстояние.

Ведь у судна нет таких тормозов, как у автомашины. Чтобы затормозить его, надо как можно быстрее изменить ход с переднего на задний. Чем скорее это произойдет, тем лучше маневренность у судна. Такой маневренностью обладал пароход с его паровой машиной. У него перемена хода выполнялась очень быстро, и паровая машина сразу же передавала винту полную мощность на заднем ходу. И все же пароход, идущий вперед полным ходом, смог остановиться, пройдя расстояние, равное 4–5 его длинам.

Что же делать? Еще больше снижать мощность газовой турбины на заднем ходу? Еще больше ухудшать маневренность судна? Здесь можно уподобиться герою басни И. А. Крылова «Тришкин кафтан». Станем улучшать одно качество судна, ухудшим другое. Выход из такого положения был найден более чем 50 лет тому назад. На русских подводных лодках «Минога», «Акула» и «Барс» сделали так, что команду «задний ход» выполнял не дизель, а гребной винт. А достигалось это поворотом его лопастей на определенный угол. Такой винт назвали винтом регулируемого шага, сокращенно ВРШ.

Первое время ВРШ стали применять на судах специального назначения — траулерах, буксирах, паромах, а потом они стали внедряться и на большие транспортные суда морского флота.

Что такое электроход

В один осенний день 1838 года по реке Неве в Петербурге плавало небольшое колесное судно. С первого взгляда оно не заслуживало никакого внимания. Мало ли колесных пароходов снует взад и вперед по реке! Но более внимательные зрители увидели у этого судна нечто удивительное: оно не имело трубы и не дымило. С него не доносился шум работающей машины. А все же гребные колеса вращались и судно двигалось. Что за чудесная сила вращала колеса? Никто из зрителей не мог дать ясного ответа. В газетах сообщалось, что русский ученый Борис Семенович Якоби изобрел первый в мире электродвигатель. Чтобы доказать возможность практического применения своего изобретения, Якоби и установил двигатель на судне. Это судно стало первым в мире электроходом. Кроме электродвигателя, никаких механизмов на судне не было. А для получения электрического тока, вращающего двигатель, на первом электроходе стояла гальваническая батарея. Электродвигатель Якоби завоевал себе право на жизнь. Но для судна он оказался непригодным. Дело в том, что гальваническая батарея была очень громоздка, дорого стоила, а заряда в ней хватало на малое время.

Электродвигатель развивал мощность, равную только одной лошадиной силе. И судно могло двигаться со скоростью всего 4–5 километров в час. Человек пешком идет скорее. Понятно, что электродвигатель Якоби не мог тогда соперничать с паровой машиной. Пришлось электродвигателю временно уйти с судна. А вернулся он опять на судно лишь в 1903 году. Тогда впервые установили его на теплоходе «Вандал». Первые в мире теплоходы «Вандал» и «Сармат» были в то же время и первыми настоящими электроходами.

Почему же великое изобретение Якоби так поздно вернулось на надводное судно? Может быть, электродвигатель оставался негодным для судна? Нет, он давно уже успел зарекомендовать себя с самой хорошей стороны. Это было доказано успешным применением электродвигателей на подводных лодках еще с 1884 года. В чем же дело? Оказывается, — в том, что конструкторам и ученым долгое время не удавалось разработать полноценную теорию электродвижения судов и создать экономичные и мощные электродвигатели, требующиеся для крупных судов. Такие двигатели стали появляться лишь в двадцатых годах нашего столетия. К 1932 году во всем мире было уже 250 электроходов. Мощность механизмов у некоторых из них достигала 160 000 лошадиных сил.

Чтобы узнать, как движется электроход, заглянем в его машинное отделение. Оно сильно отличается от машинного отделения парохода. Здесь нет открытых штоков, ползунов и шатунов, двигающихся с таким грохотом и лязгом, что людям трудно около них разговаривать.

Машинное отделение электрохода — это залитый ярким светом, просторный и ослепительно чистый зал. В нем установлены турбины или дизели. И с каждым дизелем или турбиной спарен электрический генератор. Как известно, этот генератор при вращении якоря вырабатывает электрический ток. Но для этого его надо вращать каким-то двигателем. Если генератор вращается турбиной, то электроход называют турбоэлектроходом; если дизелем, то — дизель-электроходом. Таким образом, машинное отделение электрохода — это та же электростанция, где получают электрический ток.

^{Машинное отделение турбоэлектрохода.}

А кто же вращает гребные винты электрохода? Отчасти это ясно из описания изобретения Якоби.

На пароходе и теплоходе вал паровой машины, турбины или дизеля соединен с линией валов, которая заканчивается гребным валом и винтом. Вращаются валы и винт — пароход или теплоход движется. На электроходе же никакие валы от генераторов в корму не идут. Как же все-таки электроход движется?

На этот вопрос мы в машинном отделении электрохода ответа не найдем. Надо пройти в его кормовую часть. Там в особом отсеке установлен один или два электродвигателя, по числу винтов. От этих электродвигателей и выходят наружу валы с насаженными на них винтами. Вот эти электродвигатели и вращают гребные винты, приводя в движение электроход. А ток им непрерывно подает из машинного отделения главная электростанция.

Много различных приборов в машинном отделении электрохода. Каких здесь только нет: пусковые, измерительные, контрольные, сигнальные! И все они сосредоточены в одном посту управления, стоящем посредине машинного отделения.

Много и электромеханизмов на борту электрохода.

И всеми ими командует с поста управления один человек. Где надо, — кнопку нажмет, а где — ручку повернет. Смотришь — и заработал механизм. Вахтенный инженер-электрик не покидает поста управления. И все же он в курсе того, где и что делается. Полную картину работы генераторов, двигателей и всех электрифицированных механизмов ему, как на экране, показывают измерительные и контрольные приборы. Так же, не уходя с поста, узнает электрик и о неисправностях в механизмах. Тут ему на помощь приходят сигнальные приборы. Вот на пульте поста управления зажигается электрическая лампочка. И вахтенный сразу узнает, какой механизм «докладывает» ему о своей неисправности. С поста управляют и работой кормовых электродвигателей, вращающих гребные винты. Этими электродвигателями можно управлять и прямо с капитанского мостика, минуя машинное отделение. В этом большое достоинство электрохода по сравнению с пароходами и теплоходами. Как это делается, расскажем дальше.

^{Турбоэлектроход в разрезе.}