Развитие конструкций судов

Начальный период создания транспортных речных судов до 80-х годов характеризовался организацией ряда пароходных обществ и мелких частных предприятий, расширением отечественного судостроения, развитием специальных инженерных знаний и т. д.

В связи с применением паровой тяги проводились большие работы по усилению и совершенствованию конструкций несамоходных деревянных судов, по улучшению обводов, увеличению их основных размеров и грузоподъемности. В результате были созданы крепленые деревянные барки, которые совершенствовались в последующие годы.

В это же время создавались основные типы пассажирских и грузопассажирских судов. Улучшались конструкции судов, их механизмы и оборудование [62]. Дерево применялось в основном для корпусов несамоходных и лишь для ограниченного количества самоходных судов. Корпуса, механизмы и оборудование первых судов этого начального периода развития речного флота были довольно примитивными: простые обводы, котлы и машины низкого давления, работающие на дровяном топливе, простейшие тяжелой конструкции гребные колеса. Суда имели низкие технико-эксплуатационные показатели.

Вторая половина XIX в. отмечена стремительным ростом парового флота. Если в 40-х годах на реках России плавало всего 30 пароходов, то в 1884 г. их было уже 1246, а в конце XIX в. - около 3 тыс. пароходов, причем значительное большинство их было построено на отечественных заводах (В 1860 г. только на Волге плавало свыше 200 пароходов (почти вдвое больше, чем во всей Германии); через 10 лет их число достигло 450, а через 20 лет - 1000.).

Реконструкция основных типов самоходных судов, особенно пассажирских и грузопассажирских, была проведена в 60-70-х годах XIX в. Заслуживают внимания труды талантливого волжского механика В. И. Калашникова. В 1872 г. он ввел на пароходах взамен одноступенчатых судовых машин низкого давления пара более совершенные по тому времени компаунд-машины, дававшие до 30% экономии топлива. Он же сконструировал форсунку для сжигания мазута в топках пароходов. Калашникову принадлежит более 80 работ по вопросам судостроения.

Калашников Василий Иванович (1849-1908) Изобретатель, механик, теплотехник. С 1865 г. работал чертежником на механическом заводе в Рыбинске, с 1872 г. - на судостроительных заводах в Нижнем Новгороде в качестве конструктора и главного механика. Создал оригинальные образцы судовых паросиловых установок. Впервые применил для речных судов паровые машины с многократным расширением пара, добившись тем самым высоких экономических показателей и снижения веса установок на единицу развиваемой мощности. Построил также двигатели для нескольких десятков пароходов, разработал более чем для 100 пароходов проекты переоборудования машин простого расширения в машины, с многократным расширением пара.

Продолжая традиции лучших русских конструкторов - изобретателей пароходных машин В. И. Калашникова, С. П. Литвинова и др., конструкторы Сормовского завода создали для буксиров, грузопассажирских судов и технического флота ряд оригинальных паровых машин (трехкратного расширения и др.), обладающих высокой экономичностью и высокими эксплуатационными качествами. Мощности паросиловых установок постепенно возрастали и к 1900 г. достигли у буксирных пароходов 1,6 тыс. л. с., у грузопассажирских - 1 тыс. л. с. Известный немецкий специалист по судовым установкам профессор Бауэр оценил паровые машины постройки Сормовского завода как лучшие машины того времени.

С 80-х годов развитие речного флота проходило в условиях жестокой конкуренции с железными дорогами. Были проведены большие работы по коренному преобразованию речного транспортного флота и улучшению его эксплуатации. Осуществлялись мероприятия по совершенствованию конструкций корпусов, улучшению оборудования и движителей. Однако главным движителем речных судов в течение всего XIX в. оставалось гребное колесо.

Большие сдвиги в речном флоте произошли на Волге в связи с перевозками нефти в наливных судах, а также в связи с применением нефти как жидкого топлива сначала в топках паровых котлов (с 1884 г.), а позднее в цилиндрах двигателей внутреннего сгорания.

Организация нефтеперевозок потребовала постройки судов специальных типов - деревянных и металлических несамоходных наливных барж, а затем - самоходных танкеров и ряда других вспомогательны судов. В дальнейшем конструкция и оборудование нефтеналивных судов быстро совершенствовались. С введением нефтеналивного флота стоимость перевозки нефти на участке Астрахань - Нижний Новгород к 1884 г. упала в 4 раза. К 1913 г. число стальных барж на Волге достигло 160 общей грузоподъемностью 565 тыс. т, из них 15 барж имели грузоподъемность по 10 тыс. т.

Численность, мощность и грузоподъемность всего речного флота России к концу XIX в. достигли значительных величин.

Речное судостроение и машиностроение полностью осуществлялись на крупнейших отечественных заводах - Сормовском, Коломенском, Ижорском, Нобеля, Боткинском, Мотовилихинском, Мордовщинском (Кулебаки) и Южнорусском (ныне "Ленинская кузница"), а также на старых заводах в Нижнем Новгороде, Кунгуре, Перми и Гороховце. Сормовский завод строил большое количество судов для рек Сибири, куда детали судов отправлялись по железной дороге и затем собирались в бассейне Оби, Амура, Енисея и др.

В речном судостроении участвовали также заводы Балтийский, Невский, Адмиралтейский, Петрозаводский, "Русский дизель", Николаевский, Севастопольский, Одесский и ряд других.

Характерной особенностью крупных русских судостроительных заводов (Сормовского, Невского и др.) было наличие собственной металлургической и машиностроительной базы. По существу эти предприятия были автономны: сами прокатывали металл нужного профиля и толщины, проектировали и изготовляли главные и вспомогательные механизмы и строили суда.

Наряду с крупными предприятиями судостроением занималось значительное количество мелких заводов в Рыбинске, Николаеве, Нижнем Новгороде, Великом Устюге и др., причем эти предприятия также разрабатывали собственные конструкции как механизмов, так и судов. Это вело к тому, что флот внутренних водных путей нашей страны состоял из судов разных типов и размеров. Лишь акционерное общество Сормовского и Коломенского заводов строило для крупных пароходных компаний суда мелкими сериями, по 2-4 единицы.

Первые годы XX в. ознаменовались быстрым внедрением двигателей внутреннего сгорания. Мысль об их использовании на судах принадлежит выдающемуся судостроителю К. П. Боклевскому. В 1898 г., а через пять лет повторно он ставил перед Обществом судоходства вопрос о целесообразности использования дизель-динамо для питания гребных электродвигателей. Наконец, это предложение было принято, и в декабре 1903 г. в Петербурге построили судно нового типа - теплоход, приводимый в движение двигателем внутреннего сгорания, работавшим на нефти (Немецкому изобретателю Р. Дизелю (чьим именем назван безкарбюраторный двигатель) не удалось сконструировать двигатель для работы на наиболее дешевом топливе - сырой нефти. Такой двигатель был построен на заводе "Русский дизель" в Петербурге.).

В 1903 г. Сормовский завод закончил постройку первого в мире трехвинтового танкера-теплохода "Вандал" размерами 75*9,7*2,45 м, грузоподъемностью 800 т при осадке 1,83 м. На нем были установлены три нефтяных двигателя завода "Русский дизель" мощностью по 120 л. с. каждый, развивавшими скорость хода до 13 км/час (рис. 16).

16. Самоходная баржа 'Вандал'. Слева вверху - схема электропередачи: двигатель внутреннего сгорания, генератор, мотор и винт судна.

Так как первые дизели еще не имели обратного хода, то русские изобретатели применили на теплоходе "Вандал" в качестве передачи от дизеля к винту электропривод: дизели вращали динамо, последние питали током электродвигатели, связанные с тремя гребными винтами. Переключение обмоток давало обратный ход теплоходу. Таким образом, по способу передачи движения на гребные винты "Вандал" являлся первым в мире дизель-электроходом.

По несколько отличному принципу был оборудован в следующем, 1904 г., теплоход "Сармат". На нем при движении судна вперед два дизеля были непосредственно соединены с гребными винтами, а при движении назад винты вращались через электрическую передачу.

Русские судостроители в области теплоходостроения и в дальнейшем сохраняли за собой передовые позиции.

В годы, когда в нашей стране рождались первые теплоходы, были сделаны и другие изобретения в области водного транспорта. Так, инженер Коломенского завода Р. А. Корейво предложил специальную "муфту Корейво", действовавшую сжатым воздухом, с помощью которой теплоход мог изменять ход на обратный без применения электропередачи. По этому принципу была сконструирована в 1907 г. силовая установка первого в мире колесного буксирного теплохода "Коломенский дизель" (впоследствии "Мысль").

В России же в 1908 г. завод Нобеля построил и сдал в эксплуатацию первый в мире реверсивный четырехтактный двигатель Дизеля, предназначенный для установки на подводной лодке "Минога". С тех пор двигатели Дизеля стали быстро распространяться на флоте.

Что касается грузопассажирских теплоходов, то первый из них в России был спущен на воду в 1911 г. Коломенским заводом и получил название "Урал". Его грузоподъемность 500 т, а реверсивные двигатели мощностью 800 л. с. работали через редукторную передачу на бортовые колеса.

В том же году Коломенский завод начал серийный выпуск двухпалубных грузопассажирских теплоходов с реверсивными двигателями мощностью 1,2 тыс. л. с., работавшими непосредственно на два гребных винта. Их скорость достигала 21 км в час. Эти суда (рис. 17) явились прототипом большого числа аналогичных судов как у нас, так и за рубежом. Всего до Октябрьской революции было построено 11 таких судов ("Бородино", "Кутузов", "Царьград" и др.).

17. Грузопассажирский теплоход 'Царьград' постройки Коломенского завода

С начала XX в. в качестве движителей в речных судах начинают широко применять гребные винты и специфические туннельные кормовые обводы, получившие рациональное оформление на винтовых пассажирских теплоходах типа "Бородино".

Речной транспорт нашей страны до революции занимал ведущее место в мире не только по количеству судов, но и по качеству их постройки, ходкости и архитектуре. Это относилось, в частности, и к строительству наиболее перспективных дизельных судов: из 80 теплоходов, имевшихся в 1913г., 70 плавали по рекам России.

В 1913 г. речной флот России насчитывал свыше 5500 судов с механическими двигателями, общей мощностью до 275 тыс. номинальных сил (825 тыс. и л. с.), с 6195 паровыми машинами и двигателями внутреннего сгорания; при этом свыше 90% этих судов и машин были отечественного производства. 4639 судов (85%) имели металлический корпус, остальные - деревянный (около 900) и композитные. Средний возраст 15% самоходных судов составлял 20-30 лет, 19% - свыше 30 лет [60].

Общий тоннаж 24 150 несамоходных судов составлял 13,5 млн. т, из них 90,5% были деревянными и лишь 9,5 металлическими. Распределение тоннажа по бассейнам было весьма характерным: в Волжско-Камском бассейне барж насчитывалось 62%, в Северо-Западном и Северном - 23,5%, в южных бассейнах - 11% и на сибирских реках - 3,5% [60].

Транспортный флот России принадлежал частным лицам и акционерным компаниям. Технический флот - землечерпательные снаряды и обслуживающие их пароходы, брандвахты, шаланды - был казенным и находился в ведении речных округов министерства путей сообщения. По данным В. Е. Тимонова, в 1900 г. в ведении министерства было 56 дноуглубительных снарядов с общей часовой производительностью 8650 м3. К 1 января 1909 г. число этих снарядов возросло до 93, а часовая производительность - почти до 13 110 м³.