[ezup]

На протяжении всей истории судостроения конструкторы пытались создавать плавательные средства, способные развивать максимально возможную скорость. Появление паровых двигателей значительно облегчило решение этой задачи, однако некоторые факторы по-прежнему мешали дальнейшему росту скоростей. Один из самых оригинальных – хотя и не самый удачный – вариант повышения ходовых характеристик был предложен в конце XIX века французским изобретателем Эрнестом Базеном. По его оригинальным идеям было построено несколько моделей и полноразмерное опытовое судно Ernest Bazin.

Одним из факторов, заметно сокращающих максимальную скорость судна, является сопротивление воды. Самым очевидным способом решения этой проблемы является извлечение большей части корпуса судна из воды. Именно такой способ сокращения сопротивления используется при создании катамаранов. Тем не менее, возможны и иные варианты подъема основного корпуса над поверхностью воды. Разработка подобных проектов началась еще в семидесятых годах XIX века, задолго до начала разработки судна «Эрнест Базен».

Опытовое судно Ernest Bazin, вид на носи левый борт. Фото Strangernn.livejournal.com

Первопроходцем в этой сфере был американский конструктор Роберт Фрайер. После 12 лет опытов и экспериментов он построил небольшое судно, буквально ездившее по воде. Экспериментальное судно Alice, спущенное на воду в начале восьмидесятых годов XIX века, получило треугольный корпус с плоским дном, имевший в «углах» три гребных колеса с приводами от парового двигателя. Предполагалось, что такая конструкция позволит судну не только перемещаться по воде, но и подниматься на сушу. Тем не менее, на практике все оказалось куда хуже, и «Алиса» не оправдала ожиданий. Работы были остановлены.

В начале девяностых годов французский энтузиаст Э. Базен приступил к проработке облика перспективного скоростного судна, в определенной мере похожего на изобретение Р. Фрайера. Потратив около пяти лет на сборку различных моделей, отличавшихся друг от друга компоновкой и конфигурацией движителя, а также на поиски оптимального облика, конструктор сформировал общую концепцию и приступил к разработке полноразмерного опытового судна. В ближайшем будущем его планировалось построить и проверить на практике. В дальнейшем проект можно было доработать и представить более крупное пассажирское или грузовое судно.

Конструктор Эрнест Базен - создатель оригинального судна. Фото Strangernn.livejournal.com

Исследовательские и опытно-конструкторские работы продолжались до середины девяностых годов XIX века. После Э. Базену удалось заручиться поддержкой промышленности. Интерес к проекту проявило одно из предприятий г. Сен-Дени, вскоре взявшее на себя обязанности строителя перспективного судна. Предложенный образец не отличался значительной сложностью конструкции, из-за чего его постройка не заняла много времени. 19 августа 1896 года судно Ernest Bazin, названное в честь своего создателя, впервые спустилось на воду.

Неизвестно, знал ли Э. Базен о работах Р. Фрайера, но его проект подразумевал использование схожих технических решений. В то же время, французское судно отличалось иной конструкцией и другими принципами работы. В частности, оно не использовало гребные колеса и могло комплектоваться рулевой системой необычной конструкции.

В основе проекта Э. Базена лежало желание минимизировать размеры смачиваемой поверхности – площадей судна, соприкасающихся с водой. Для этого конструктор решил поднять основной корпус над поверхностью при помощи оригинальной системы, способной, как он считал, дополнительно снизить сопротивление. Корпус должен был оснащаться шестью специальными вращающимися поплавками-колесами большого диаметра. С их помощью судно могло оставаться в требуемом положении, а их вращение, по задумке инженера, должно было упростить перемещение. Предполагалось, что вращающиеся колеса будут резать волну подобно форштевню традиционной конструкции, но смогут показывать более высокие характеристики за счет меньшей смачиваемой поверхности.

Судно во время строительства и вскоре после спуска на воду. Фото Strangernn.livejournal.com

Нестандартный технический облик позволяет отнести судно Ernest Bazin к отдельному классу техники. В зарубежных источниках подобная концепция именуется как roller ship – «роликовое судно». Общепринятый русскоязычный аналог этого термина, к сожалению, отсутствует.

В основе проекта лежали самые оригинальные идеи, из-за чего опытовое судно выглядело крайне непривычно. Вместо традиционного корпуса со сплошной обшивкой использовали прямоугольную в плане ферму, выполненную из металлических профилей. Вверху на ферме предусматривался настил, выполнявший функции палубы. У бортов палубы имелось шесть крупных проемов. На продольной оси фермы и палубы размещались несколько элементов надстройки, отличавшиеся друг от друга размерами и формой. Кроме того, в носовой части судна располагался Т-образный мостик с постом управления. По периметру палубы располагалось жесткое металлическое ограждение.

Значительная часть объемов надстройки отдавалась под размещение силовой установки. В ее составе имелся один котел, связанный сразу с четырьмя паровыми машинами разного назначения. Ближе к носу судна-роллера располагался наиболее мощный двигатель, выдававший до 500 л.с. Эта машина должна была отвечать за движение судна и напрямую соединялась с гребным винтом. Три других двигателя имели мощность по 50 л.с. и сопрягались с собственными трансмиссиями. Их задачей было сокращение сопротивления воды за счет необычных поплавков-колес. Топка и котел располагались на корме судна внутри увеличенной части надстройки. Там же находилась дымовая труба.

Схема скоростного судна. Рисунок газеты New York Times

Несмотря на наличие сразу четырех двигателей и достаточно сложной трансмиссии, в имеющейся надстройке удалось найти объемы для размещения небольших кают. Следует отметить, что судно «Эрнест Базен» не предназначалось для перевозки пассажиров или груза, но, тем не менее, могло демонстрировать и такие возможности.

По бортам фермы-корпуса предусматривались крепления для шести крупных колес, выполнявших функции поплавков. Колеса опытового роликового судна имели диаметр 10 м при максимальной ширине 3,6 м. По некоторым данным, колеса строились на основе каркаса, обтягивавшегося прорезиненной тканью. Колеса попарно соединялись общей осью, связанной с собственным паровым двигателем. При помощи последнего они должны были вращаться во время движения судна.

Колеса не предлагалось использовать в качестве движителя. Основным средством разгона до требуемых скоростей являлся гребной винт, находившийся между кормовыми колесами. Он соединялся с наклонным валом, под значительным углом проходившим от носовой машины. Управление по курсу изначально предлагалось осуществлять при помощи необычного гидродинамического руля. Его основным элементом был трубчатый корпус, закрепленный вертикально и вмещающий насос. При помощи последнего забортная вода попадала внутрь трубы и выбрасывалась через щель в стенке. Поворачивая такой руль вокруг вертикальной оси, можно было управлять направлением тяги и соответствующим образом влиять на курс всего судна. По некоторым данным, гидродинамический руль был разработан, но так и не дошел до эксплуатации. Из-за этого судно Ernest Bazin оснастили отклоняемым «пером» классической конструкции.

"Эрнест Базен" в представлении художника издания La Nature

Опытовое судно Э. Базена получило некоторое дополнительное оснащение, располагавшееся в разных частях фермы-корпуса и надстройки. Так, предусматривалась установка двух мачт с соответствующим такелажем, в носу имелось якорное устройство, а у бортов располагались подъемные устройства для двух шлюпок.

В связи с большим размером шести колес-поплавков экспериментальное роликовое судно получалось сравнительно крупным. Общая его длина достигала 40 м, ширина – 12 м. Собственная высота корпуса-фермы – чуть более 1,5 м. Масса конструкции достигала 280 т. При этом фактическое водоизмещение было гораздо меньше, поскольку в воде оказывалась только некоторая часть колес. При нормальной загрузке колеса уходили в воду на глубину порядка 3,3 м, вследствие чего палуба оставалась примерно в 4 м от поверхности воды.

Принцип работы оригинальной «ходовой части», по мнению автора проекта, позволял получить достаточно высокие ходовые характеристики. Три пары наполненных воздухом и погруженных в воду колес должны были принимать на себя всю массу судна и удерживать его корпус над поверхностью. При этом площадь смоченной поверхности, соприкасающейся с водой, была в десятки раз меньше, чем у судна традиционной конструкции сопоставимых размеров. Во время движения основную тягу должен был создавать гребной винт, помещенный между кормовыми колесами. Вращение колес-поплавков предназначалось для плавного их прохождения через воду. Маневрировать предлагалось при помощи кормового руля.

Палуба с надстройкой и пространство под корпусом. Рисунки Old-print.com

Эрнест Базен подсчитал, что судно классической конструкции, имеющее такие же размеры и силовую установку, как у его «роллера», сможет развивать скорость не более 10 узлов. Сокращение сопротивления, предполагаемое в новом проекте, позволяло довести максимальную скорость до 18-22 узлов. Более того, при дальнейшем развитии концепции конструктор планировал получить еще более высокие характеристики.

В августе 1896 года экспериментальное судно Ernest Bazin было спущено на воду и отправилось на испытания. Уже первые проверки показали, что применение шести колес-поплавков действительно позволяет удерживать корпус на безопасном удалении от воды, а минимальная площадь смоченной поверхности сокращает сопротивление среды. Часть главных идей проекта была успешно реализована. В то же время, были установлены заметные недостатки конструкции. Как оказалось, автор проекта не учел некоторые особенности судна, что привело к не самым хорошим последствиям.

На практике выяснилось, что 50-сильные паровые двигатели не справляются с возложенными на них задачами. Каждый из них мог вращать свою пару колес, но скорость их вращения оставляла желать лучшего, из-за чего реальный эффект был минимальным. Вероятно, Э. Базен не учел, что на каждое колесо будет приходиться около 47 тонн веса судна. Это приводило к повышенным нагрузкам на двигатели и трансмиссии. Кроме того, уже на воде проявила себя непредвиденная проблема. Во время вращения на поверхности колеса задерживалось значительное количество воды, увеличивавшее его массу и дававшее дополнительную нагрузку на силовую установку.

Ernest Bazin у причала. Фото Strangernn.livejournal.com

Невозможность достаточно быстрого вращения «роликов» не позволила желаемым образом снижать сопротивление воды. Как следствие, на практике скорость хода оказалась значительно ниже расчетной. Э. Базен планировал разогнать судно до скоростей порядка 20-22 узлов, но во время испытаний удалось развивать лишь 10-12 узлов. Последовали очевидные выводы: для получения желаемых характеристик проект нуждается в серьезной доработке.

По имеющимся данным, проблема скорости вращения колес получила решение в виде новых двигателей. Теперь каждая ось соединялась с мотором мощностью 150 л.с. Замена силовой установки привела к закономерному росту массы и увеличению осадки. После такой модернизации вода почти доходила до осей колес. Для возвращения приемлемых характеристик следовало увеличить размеры и объем колес, но это повлекло бы за собой значительную переделку корпуса. Кроме того, могла возникнуть необходимость в новой замене двигателей.

Во время вращения на колесах оставалась вода. Для борьбы с этим неприятным явлением проемы палубы были оснащены специальными резиновыми шторками, призванными сметать жидкость с тканевой обшивки. В ходе испытаний выяснилось, что шторки справляются с возложенными задачами, но мешают нормальному вращению колес. Для эффективного съема воды шторки должны были плотно прилегать к колесу, и потому по своему действию походили на тормозные колодки. Таким образом, ощутимая проблема была решена ценой появления нового недостатка: ранее вращению колеса мешала вода, а теперь его тормозили шторки.

Общий вид экспериментального образца. Фото Strangernn.livejournal.com

В течение 1897 года Э. Базен и его коллеги пытались исправить допущенные ошибки и привести проект в желаемый вид. Успешная модернизация опытового судна позволяла конструкторам приступить к разработке полноценных грузопассажирских кораблей большого размера. Автор проекта надеялся, что на океанские линии выйдут пароходы оригинальной конструкции, отличающиеся от существующей техники более высокими характеристиками.

Уже к началу испытаний первого экспериментального судна французские инженеры успели сформировать концепцию перспективного проекта. Новый вариант роллер-парохода предназначался для выполнения рейсов через Атлантический океан. За счет необычной конструкции такое судно могло решать транспортные задачи с выдающимися скоростными и экономическими характеристиками.

На рубеже 1897 и 1898 годов Э. Базен опубликовал свои самые смелые планы. Он предлагал строительство крупного судна с четырьмя парами колес диаметром около 22 м. Как показывали рисунки того времени, внутри плоского корпуса-фермы должны были помещаться необходимые паровые машины, а палуба выделялась под надстройки с местами для пассажиров и их багажа. Вдоль бортов могли располагаться подъемные устройства для спасательных шлюпок. Внутри надстроек можно было разместить салоны и грузовые помещения самой разной конфигурации, соответствующие требованиям заказчика.

Судно в море. Хорошо видно, сколько воды поднимают на себе колеса. Фото Strangernn.livejournal.com

По подсчетам конструктора, восьмиколесное судно могло преодолеть путь от Гавра до Нью-Йорка за рекордные 60-70 часов, для чего должно было развивать скорость не менее 40-45 узлов. Для сравнения, самые быстрые лайнеры того времени разгонялись лишь до 20-22 узлов. Кроме того, согласно ранним расчетам, удавалось получить выдающуюся экономию топлива. На подобное путешествие из Европы в Америку предполагалось тратить всего 800 т угля, тогда как «традиционному» и более медленному судну требовалось не менее 3-4 тыс. тонн.

Однако перед постройкой полноценного трансатлантического лайнера, способного ставить рекорды скорости и экономичности, следовало довести до ума уже имеющееся экспериментальное судно Ernest Bazin. Модернизации 1897 года наглядно показывали, что попытка избавиться от одних проблем сразу приводит к появлению других. Исправление новых недостатков вновь влекло за собой необходимость доработки, которая вновь заставляла заниматься изменением проекта. Ситуация дополнительно ухудшалась тем, что по мере развития проекта оставалось все меньше шансов исправить недочеты без кардинальной перестройки имеющегося судна или строительства полностью нового, в конструкции которого изначально учитывался бы накопленный опыт.

Развитие проекта «роликового судна» за авторством Эрнеста Базена продолжалось до начала 1898 года, но за это время так и не привело к реальным результатам и не позволило получить желаемые характеристики. Тем не менее, конструктор уже успел объявить, что ему удалось найти решение имеющихся проблем, а также представил планы по строительству крупных кораблей, пригодных для полноценной эксплуатации на океанских линиях.

Опытовое судно после окончания испытаний. Фото Strangernn.livejournal.com

Однако этим планам – даже если проблемы действительно были разрешены – не было суждено сбыться. 21 января 1898 года конструктор-кораблестроитель Эрнест Базен ушел из жизни. Смерть главного энтузиаста и инициатора работ привела к понятным последствиям. Инженер не успел поделиться с коллегами своими идеями по модернизации судна, а те, не видя реальных перспектив, решили свернуть работы. Более не нужный своим разработчикам «роллер» Ernest Bazin остался у причальной стенки.

Некоторое время судно стояло без дела и никого не интересовало даже в качестве любопытного результата конструкторской мысли. Через несколько лет после закрытия проекта его отправили на разделку. Никто не озаботился сохранением уникального образца, и он прекратил свое существование. От интересного и амбициозного проекта остались только несколько фотографий и заметки в газетах разных стран.

Главной целью необычного проекта Э. Базена была минимизация площади смоченной поверхности поплавков-колес, в сочетании с их вращением позволявшая сократить сопротивление воды и, как следствие, обеспечить рост скорости. Однако на практике такие результаты получить не удалось. Двигатели мощностью по 50 л.с. не могли вращать колеса с требуемой скоростью из-за наличия нескольких специфических факторов.

Трансатлантический лайнер конструкции Э. Базена, проект 1897 г. Рисунок Fineartamerica.com

С учетом современного опыта и знаний можно утверждать, что французского конструктора подвели две вещи: материалы и технологии. Если бы в его распоряжении были современные комплектующие и ресурсы, оригинальное судно имело бы определенные шансы показать расчетные характеристики. К примеру, вместо паровых двигателей с малой удельной мощностью можно было бы использовать более поздние дизели, отличающиеся, как минимум, такими же характеристиками при несравнимо меньшем весе. Колеса-поплавки можно было бы обшить не прорезиненной тканью, а современным пластиком или резиной. Такая обшивка задерживала бы гораздо меньше воды, а более мощный двигатель компенсировал бы вес последней. При подобной конструкции судно-роллер имело бы определенные шансы, как минимум, приблизиться к желаемым характеристикам.

Однако французские судостроители могли использовать только доступные материалы и комплектующие, существовавшие в конце XIX века, что и стало одной из главных причин неудачного завершения проекта. Оригинальную концепцию скоростного судна посчитали непригодной для использования на практике. Развитие подобных идей прекратилось. Тем не менее, в дальнейшем неоднократно предлагалось строительство экспериментальных плавательных средств похожей конструкции, имевших те или иные отличия от Ernest Bazin. Но все же все эти идеи, насколько известно, так и не смогли выйти из стадии предварительной проработки. Необычное судно, созданное Эрнестом Базеном, так и осталось единственным представителем своего класса roller ship, дошедшим до испытаний. В дальнейшем задача снижения сопротивления решалась иными способами, сумевшими доказать свой потенциал.


По материалам:
http://maritimeheritage.org/
http://lookandlearn.com/
http://cnum.cnam.fr/
https://cdnc.ucr.edu/
http://query.nytimes.com/
http://strangernn.livejournal.com/
The French Roller Ship // New York Times. August 30th, 1896.
Last of Bazin’s Famous Roller Boat // San Francisco Call. March 5th, 1899.

Автор: Рябов Кирилл