Теория корабля

В конце XVIII в. возникла новая научно-прикладная дисциплина — теория корабля , проверяющая свои выводы опытом и ставящая ряд экспериментов по выработке наилучших обводов корабля с целью увеличения его ходкости. Математический анализ позволил подвести под факты, выявляемые кораблестроительной практикой, научный базис; стало возможным изучение мореходных качеств корабля.

Теория корабля возникла не внезапно, а развивалась в зависимости от тех задач и потребностей, которые в данное время ставили перед ней техника и промышленность.

Величина корабля определялась его главными размерами: L - длина, В - ширина и Т — осадка, но так как последняя зависит от В, то величина корабля пропорциональна LB^2. Боевую мощь корабля измеряли произведением числа пушек на вес выбрасываемых ими снарядов. Путем исследования была выведена такая зависимость:

LB ^2/2900C ^(2/5)= K,

где:С — вес всех пушек.

В 1681 г. француз Папин создает паровой котел с предохранительным клапаном и цилиндрическую паровую машину атмосферного типа (т. е. с использованием давления атмосферы при вакууме под поршнем для движения последнего вниз). Такая паровая установка для движения судна при помощи больших лопастных колес по бортам была применена в 1707 г. на реке Фульда

Таким образом, революция в технике повлекла за собой и революцию в средствах транспорта

Следующей ступенью развития морских пароходов является замена тяжелых, громоздких и легко повреждаемых волнением в море бортовых колес гребным винтом. Техническое применение винта было известно со времен Архимеда (винтовая помпа), но задача изобретателей состояла в том, как наиболее рационально применить его в качестве судового движителя.

С усовершенствованием винта (ограничение его площади частью полной винтовой поверхности) и применением машины вертикального типа с прямой передачей на вал винтовые суда начали строиться во всех странах.

Винтовой движитель, открывавший перспективы увеличения скорости хода судов, вступил в противоречие с единственным в то время строительным материалом — деревом.

Внедрение железа в крупную промышленность вызвало постройку железных речных и частично каботажных судов.

В дальнейшем усовершенствование паровой машины, винтового движителя и появление новых разрушительных артиллерийских снарядов вызвали необходимость полного переворота в военном кораблестроении, а в зависимости от этого и изменение условий морского боя. Военные флоты требовали для кораблей независимости движения от ветра и течения, быстроты маневрирования, удобства расположения мощной артиллерии нового типа и защиты корпуса от разрушительного действия снарядов. Конструкция же деревянных кораблей не могла удовлетворить все эти требования. Выросшие производственные возможности металлургической промышленности позволили перейти от строительства деревянных парусных к строительству железных паровых военных кораблей.

Переход к строительству паровых и железных кораблей в иностранных военных флотах

В середине XIX века сильно развилась металлургическая промышленность, улучшилась качественно плавка и обработка железа, появился ряд новых отраслей промышленности.

Период 1840-1860 гг. представляет знаменательную переходную эпоху в истории развития военного кораблестроения, когда, развиваясь на базе растущей промышленности и прежде всего металлургии, торговое судостроение с очевидностью доказало преимущество паровых и железных кораблей.

Однако прогресс шел своим чередом. Механизмы совершенствовались. Проект кормового колодца, в который можно поднимать винт во время хода корабля под парусами, чтобы не уменьшать его скорости хода, был осуществлен на французском корвете Chaptal; это изобретение имело полный успех и послужило поводом к постройке ряда парусно-винтовых фрегатов и корветов.

Применение винтового движителя победило предубеждение против паровой машины. В 1847 г. ео Франции был заложен винтовой 90-пушечный линейный корабль Napoléon (рис. 54) в 5047 т, с главными размерами 71,3x16,2x7,7 м; он развивал небывалую до того скорость хода 13,5 узла. Корабль вступил в строй в 1852 г.; по этому типу было построено еще пять кораблей.

Рис.54

В 1822 г. появилась пушка большого калибра (220 мм), стрелявшая 80-фунтовой разрывной гранатой зажигательного действия; для малых кораблей была сконструирована такая же пушка с 30-фунтовой гранатой. Опыты, произведенные в 1834 г., показали разрушительное действие гранат. В 1842-1843 гг. были поставлены опыты сравнительной стрельбы ядрами и гранатами  по железным плитам толщиной 150 мм,составленным из отдельных 10-12-мм листов; плита задерживала 50-фунтовое ядро, но граната разрывала листы на осколки, которые разлетались позади плиты. Это дало повод официально заявить, что железо не пригодно для постройки военных кораблей; ряд железных фрегатов, начатых постройкой в Англии, был переделан в пловучие склады. Преимущества железного корпуса не были еще оценены. Правда, железо того времени было непрочным, оно действительно пробивалось ядром бомбической пушки, но пробоина не приводила к гибели корабля, который после заделки пробоины оставался на плаву. В то же время удар той же бомбы в деревянный корпус вызывал пожар и гибель корабля.

Вскоре ложные выводы были опровергнуты боевой практикой русского флота.

Только в России раньше, чем в других странах, решительно, без колебаний, учитывая опыт Крымской войны, перешли к строительству крупных железных и паровых военных кораблей. Идея постройки железных боевых кораблей, прикрытых броней, впервые предложенная еще в 1824 г. строителем первых русских пароходов механиком Чистяковым, продолжала развиваться.

Металлургическая промышленность европейских стран выделывала броню толщиной до 100 мм путем проковки железных болванок. Но в 1856 г. уральский мастер металлург В. С. Пятов: первым изобрел и применил на Холуницких заводах способ производства брони путем прокатки и стал изготовлять стальные плиты толщиной в 4 1/2 дюйма с цементированной поверхностью. Освоение производства такой брони металлургической промышленностью оказало большое влияние на дальнейшее развитие военного кораблестроения, в частности на повышение боевой мощи артиллерийского вооружения и его размещение и на конструкцию самого корабля. Кораблестроители доказывали, что выигрыш в весе корпуса у железного корабля позволит прикрыть броней машины и котлы, которые у деревянного корабля остаются незащищенными. Нет надобности ставить много пушек, достаточно иметь их меньше, но крупного калибра, в забронированном каземате. Такой корабль, утверждали кораблестроители, разобьет любой деревянный и устоит против береговых батарей.

Между тем артиллерия продолжала совершенствоваться. С 1867 г. на кораблях стали устанавливать пушки с нарезными стволами, стрелявшими удлиненными снарядами. Орудия заряжались с казенной части. Конструкция самих орудий с увеличением энергии снаряда при повышенном количестве заряда совершенствуется: орудия изготовляются из литой стали, стволы скрепляются кольцами, а прежняя лафетная установка была заменена поворотными механическими орудийными станками.

Потребовалось увеличить толщину бронирования, но шаблонное расположение бронирования без учета расположения артиллерии чрезмерно увеличивало водоизмещение корабля: английские броненосцы Warrior улучшенного типа, с железной броней, толщиной в 140 мм по всей длине корабля, достигли водоизмещения 11 000 т (Minotaur, Northumberland и другие).

Постройкой этих кораблей заканчивается период строительства батарейных броненосцев; совершается переход к новому типу боевых кораблей — казематных броненосцев с улучшенной конструкцией корпуса. В 1866 г. в Англии был построен и вошел в строй броненосец Bellerophon, строитель которого стремился создать боевой корабль с небольшим числом крупнокалиберных, хорошо защищенных орудий.

Броненосец Bellerophon (рис. 59) имел железный броневой 150-мм пояс по ватерлинии, доходящий по высоте только до средней палубы; выше его был поставлен 150-мм каземат с траверзами для десяти крупнокалиберных (229-мм ) орудий. Кроме того, было установлено два 175-мм орудия в носовом забронированном щите и одно 175-мм в корме, несколько 102- и 152-мм пушек стояло открыто на палубе. Главные размеры броненосца 91x17x8 м, водоизмещение 7550 т. Благодаря мощной машине (6520 л. с.) и увеличенному отношению длины к ширине его скорость хода доходила до 14,2 узла. Боевая рубка в носовой части была покрыта 200-мм броней

Длина этого корабля в 11,5 раза превышала его углубление, поэтому постройка по поперечной системе была невозможна.

Строители предложили продольную систему набора, состоящую только из продольных стрингеров в днище, по бортам и под палубой; каждому стрингеру соответствовал пояс наружной и внутренней обшивки. Корпус представлял собой как бы двойную железную трубчатую балку с продольными ребрами. Такая чисто продольная система набора из-за трудности ее осуществления была единичной и в дальнейшем развилась в современную продольную систему набора корпуса корабля.