Копии чертежей паровой батареи были получены в Копенгагене в сентябре 1960 года благодаря любезности архивариуса и состояли из теоретического чертежа, скопированного в 1817 году, продольного разреза с расположением помещений и чертежа парусности и рангоута. На их основе был выполнен чертеж для масштабной модели, который представлен здесь вместе с репродукциями оригинальных чертежей, послуживших основой для реконструкции.
Очевидно, что описание Монтгери в целом верно. Судно представляет собой катамаран, состоящий из двух корпусов с одинаковыми носом и кормой и абсолютно идентичных. Наружные борты образованы по теоретическому чертежу с закругленными скулами, внутренние борты — прямые и плоские, как если бы корпус был распилен по диаметральной плоскости, а затем в месте распила обшит досками на плоскогость. Корпуса разделены проходом, в средней части которого расположено гребное колесо. Надводные борты на оконечностях имеют эллиптическую форму, а на мидель-шпангоуте виден заметный завал бортов внутрь над толстой обшивкой надводного борта, но меньший по линиям теоретического чертежа.
Figure 6.
Теоретический чертеж довольно точно совпадает с описанием корпуса, данным Монтгери. После тщательного выправления было установлено, что по теоретическому чертежу получается судно длиной 153 фута 2 дюйма наибольшей длины по внешней стороне штевней или около 151 фута по шпунтам обшивки, с шириной по теоретическому чертежу 56 футов и наибольшей шириной 58 футов. Высота борта по теоретическому чертежу составляла 22 фута 9 дюймов, а ширина прохода от обшивки до обшивки — 14 футов 10 дюймов. Шпация набора составляла 2 фута. Проектируемая осадка судна составляет, судя по всему, 13 футов, что поднимает пороги портов на 5 футов 6 дюймов выше ватерлинии, а нижнюю сторону бимсов орудийной палубы — примерно на 2 фута 9 дюймов выше ватерлинии.
Теоретический чертеж представляет собой датскую копию, вероятно, строительного чертежа Ноа Брауна, и может быть основан на чертеже, полученном Монтгери от Брауна. На спардеке имеются железные стойки (Герли перевел их как «люстры»), которые установлены вглубь от планширя на 4 фута. Это дает место для тюков хлопка по внешнюю сторону от стоек для образования баррикады. Как видно при сравнении оригинального датского чертежа с чертежом модели, конструкция указывает на то, что железные стойки должны были проходить вокруг оконечностей корпуса так же, как и вдоль бортов, поскольку нижние концы железных стоек проходят сквозь спардек и крепятся к внутренней стороне внутреннего подшива орудийной палубы. Рули изображены так же, как на датском чертеже, и предполагается, что они управлялись по паромному типу, по одному на каждом конце судна. Следовательно, каждая пара рулей соединялась поперечным румпелем (траверсой). Вероятно, управление осуществлялось с помощью румпеля (возможно, траверсы и румпели были железными), закрепленного на шарнире под бимсами орудийной палубы близ оконечностей судна. Штуррос-тросы шли от талей под орудийной палубой через шахты к спардеку, где располагались штурвалы. Это обеспечивало необходимый размах румпелей и управление каждой парой рулей. Гребное колесо, судя по всему, было железным, с деревянными лопастями, что согласуется с описанием Монтгери. На чертеже модели оно показано поднятым на 18 дюймов выше проектного положения в соответствии с требованиями по результатам испытаний.
Следует отметить, что очень тесное расположение шпангоутов вплотную друг к другу создавало корпус, шпангоуты которого соприкасались между собой, по крайней мере до уровня выше изгиба скулы, так что от киля примерно до ватерлинии судно до обшивки и подшива было практически из сплошного дерева. Борта не только имеют мощную обшивку, но после того, как шпангоуты были изнутри подшиты необычайно толстым брусом прямоугольного сечения, изнутри был введен дополнительный сплошной вертикальный набор и добавлен еще один внутренний подшив. Толщина бортов по замерам составляет около 5 футов от внешней стороны обшивки до внутренней поверхности внутреннего подшива на уровне пушечных портов.
Корпуса связывались между собой в поперечном направлении бимсами орудийной палубы и спардека, за исключением участка в районе гребного колеса. Вдоль бортов прохода на каждом втором бимсе орудийной палубы были установлены кницы. Кроме того, показаны 12 брусьев размером 1 фут на 1 фут, пересекающих проход у шпунтов корпусов (упомянутые Монтгери). Они должны были создавать чрезвычайное сопротивление даже при небольшой скорости этого парохода. Детали палубы показаны в результате реконструкции внутренних конструктивных элементов.
Рисунок 7. — Оригинальный теоретический чертеж паровой батареи Роберта Фултона, датская копия от 12 сентября 1817 года; обнаружен в Государственном архиве в Копенгагене.
История судов с двойным корпусом
Использование катамаранных корпусов, или «двойных корпусов», периодически пользовалось популярностью у судостроителей со времен Карла II Английского. Самыми ранними из таких судов, известных в настоящее время, были четыре шлюпа или шлюпки, спроектированные в 1673–1687 годах сэром Уильямом Петти, который был изобретателем в области военно-морской архитектуры и пользовался определенным вниманием Карла II и Королевского общества.
Первый эксперимент Петти, судно «Симон и Иуда», позднее переименованное в «Изобретение I», было спущено на воду 28 октября 1662 года. Оно было спроектировано с двумя цилиндрическими в поперечном сечении корпусами диаметром по 2 фута каждый и длиной 20 футов. Платформа соединяла корпуса, придавая суденышку ширину чуть более 9 футов. На нем стояла 20-футовая мачта, установленная на одной из поперечных балок, соединяющих корпуса, с одним гафельным парусом. На ходовых испытаниях оно обогнало три быстроходных судна: королевскую баржу, большую прогулочную лодку и шлюпку с военного корабля. Это «двойное дно», также называемое «шлюзовым судом» или «цилиндром», позже было удлинено в корме, так что его общая длина составила 30 футов.
Figure 7.
Король не поддержал Петти, к великому разочарованию последнего, и тогда Петти построил больший по размеру «двойное дно» — «Изобретение II». Этот катамаран имел клинкерную обшивку. Об этой лодке известно немного, кроме того, что она обогнала регулярный ирландский почтовый пакетбот, курсировавший между Холихедом и Дублином, в гонках в обе стороны, выиграв пари в 20 фунтов стерлингов. Она была спущена на воду в июле 1663 года; дальнейшая ее судьба не задокументирована.
Третье и еще более крупное судно, «Эксперимент», спущенное на воду 22 декабря 1664 года, судя по всему, было большим шлюпом. Это судно прошло через Темзу в апреле 1665 года и направилось в Португалцию, в Порту. 20 октября 1665 года оно вышло из Португалии в обратный путь, но, по-видимому, затонуло со всем экипажем во время жестокого шторма.
Рисунок 8. — Датская копия оригинального чертежа парусности паровой батареи Роберта Фултона от 12 сентября 1817 года в Государственном архиве в Копенгагене.
Рисунок 9. — Теоретический чертеж паровой батареи Фултона в реконструированном для модели виде в Музее истории и технологии.
Рисунок 10. — Реконструкция внутренних конструктивных элементов паровой батареи для постройки модели в Музее истории и технологии.
В течение 18 лет Петти больше не занимался судами этого типа, но наконец в июле 1684 года заложил еще более крупный шлюп с двумя палубами и мачтой высотой 55 футов над верхней палубой. Он был назван «Архангел Михаил» и, вероятно, изображен на проекте в «Книге разных иллюстраций» Пеписа в колледже Магдалины в Кембридже (Англия). Это судно оказалось неуправляемым и потерпело полную неудачу.
Рисунок 11. — Теоретические шпангоуты модели, перечерченные по внешней стороне обшивки для демонстрации гидродинамической формы паровой батареи.
Хотя двойные каноэ тихоокеанских островов, вероятно, были известны некоторым европейцам в 1662 году, нет никаких свидетельств того, что Петти основывал свои проекты на таких судах. Судя по всему, он создал свои проекты спонтанно на основе независимых наблюдений и вытекающих из них теорий. До того как Петти завершил свои эксперименты, другими было построено некоторое количество судов с двойным корпусом; однако некоторые «двойные» суда, такие как «двойные шлюпки», могли быть судами с заостренными носом и кормой, как это видно на примере «двойной лодки-моисей» XVIII века и более позднего времени [16].
Использование двух каноэ, соединенных платформой или шестами, было обычным делом в колониальные времена; в Мэриленде и Виргинии долбленки, соединенные таким образом, использовались для перевозки табака вниз по приливным ручьям к местам погрузки на суда. Такие суда также использовались в качестве паромов. В книге М. В. Брюингтона «Chesapeake Bay Log Canoes» [17] и Пола Вилстака «Potomac Landings» [18] проиллюстрированы каноэ, используемые подобным образом. Катамаран-галера с двумя круглодонными корпусами, плоскими с внутренней стороны (корпус, распиленный по диаметральной плоскости, с внутренней обшивкой на плоскогость), длиной 113 футов, с шириной по теоретическому чертежу каждого корпуса 7 футов, высотой борта по теоретическому чертежу 6 футов 6 дюймов и расстоянием между ними 13 футов, был предложен сэром Сидни Смитом, офицером Королевского флота, в 1790-х годах и построен Британским адмиралтейством. Названный «Таурус», он, судя по чертежу Адмиралтейства, был судном с одинаковыми носом и кормой, с каютами на миделе на платформе, железным рулем на каждом конце (между корпусами), управляемым румпелями (съемными), и с аппарелью на одном конце. Чертежи недатированные, подписаны капитаном сэром Сидни Смитом, а у аппарельного конца лодки показано полевое орудие на лафете. Это обстоятельство, а также большой изгиб килей позволяют предположить, что «Таурус» задумывался как десантный корабль. Никакого парусного вооружения не указано, но показаны уключины для 12 весел или длинных весел с каждого борта. Гребцы, по-видимому, сидели на палубе или на низких сиденьях, с упорами для ног в люках между каждой парой уключин (Коллекция чертежей Адмиралтейства, Национальный морской музей, Гринвич, Англия).
Рисунок 12. — Генеральный план канонерской лодки-катамарана «Таурус», предложенного сэром Сидни Смитом, офицером Королевского флота, Британскому адмиралтейству в первые годы Французской революции. Из Коллекции чертежей Адмиралтейства, Национальный морской музей, Гринвич.
Другим экспериментатором с судами типа «двойной корпус» был богатый шотландец Патрик Миллер, который особенно интересовался ручным приводом судов, используя шестеренчатые кабестаны для приведения в действие гребных колес. В письме от 9 июня 1790 года Миллер предложил Густаву III Швеции проект 144-пушечного корабля с двойным корпусом (классифицируемого как 130-пушечный корабль), приводимого в движение вручную управляемыми кабестанами, соединенными с гребным колесом между корпусами. Он был вооружен парусами, имел пять мачт и должен был иметь длину 246 футов, ширину 63 фута и осадку 17 футов; корпуса находились на расстоянии 16 футов друг от друга.
Этот проект был передан Королем Фредрику Хенрику аф Чапману, великому шведскому военно-морскому архитектору, который составил отрицательный отзыв. Чапман во всех подробностях указал, что вес вооружения, необходимой судовой конструкции, припасов, экипажа, боеприпасов, рангоута, парусов, такелажа и снаряжения значительно превысит расчетное водоизмещение Миллера. Он также указал на главный недостаток катамаранов под парусами — медленный поворот о фордевинд и галфвинд. Он предположил, что скорость под парусами будет разочаровывающей. Он сомневался, что двухкорпусное судно такого размера может быть построено достаточно прочным, чтобы выдержать сильное волнение на море. Он отметил, что английские хроники свидетельствуют о том, что в период между 1680 и 1700 годами было построено небольшое судно катамаранного типа, которое хорошо ходило под парусами (это могла быть одна из лодок Петти), и что «36 лет назад» он видел в 8 милях от Лондона аналогичную лодку, недавно построенную лордом Балтимором и имевшую длину около 50 футов; она оказалась неудачной и была забракована после одного испытания. Поэтому, утверждал Чапман, проект Миллера не был новаторским, а представлял собой старую идею. Последнее замечание Чапмана является, пожалуй, лучшей иллюстрацией его мнения о катамаране: «Несмотря на все это, двухкорпусные суда полностью жизнеспособны, когда теория может быть правильно применена, а именно на судах очень малого веса и небольшого размера с экипажем в один-два человека».
«Модель» такого двухкорпусного судна — «Эксперимент», построенная в Лейте (Шотландия) в 1786 году Дж. Лори — была отправлена Миллером в Швецию. Она имела длину 105 футов, ширину 31 фут и стоила 3000 фунтов стерлингов. Это судно прибыло летом 1790 года, и король Густав в письме от 26 июля приказал полковнику Михаилу Анкерсверду встретить судно в Стокгольме. Король преподнес Миллеру золотую табакерку, и с судна была написана картина. На «Эксперименте» было пять гребных колес, расположенных друг за другом по продольной оси (тандемом) между корпусами и приводимых в движение шестеренчатыми кабестанами на палубе. Это обеспечивало ей скорость в 5 узлов, но заставляло экипаж быстро истощать свои силы от усталости. Судно получило серьезные повреждения в шторм и в конце концов было оставлено в Санкт-Петербурге в России [19].
Figure 12.
Позже Миллер обратился к идее использования пара вместо мускульной силы и построил 25-футовую прогулочную лодку с двойным корпусом из железа, оснащенную паровой машиной постройки Уильяма Саймингтона. Также названная «Эксперимент», она имела очевидный успех, поэтому Миллер распорядился построить 60-футовую лодку с двухкорпусной конструкцией и двигателем конструкции Саймингтона. Она развила скорость 7 миль в час на канале Форт — Клайд. Однако Миллер потерял интерес, когда обнаружил, что двигатель Саймингтона ненадежен, а Великобритания не проявляет особого общественного интереса к подобным проектам.
Фултон был знаком с работами Саймингтона и, вероятно, слышал о судах Миллера. Во всяком случае, он использовал принцип двойного корпуса в своих паровых паромных судах, первым из которых стал «Джерси» — судно водоизмещением 188 тонн, построенное Чарльзом Брауном, которое начало работу 2 июля 1812 года. В следующем году он построил однотипное судно «Йорк». Эти суда были созданы на основе его патентного чертежа 1809 года. В 1814 году он построил еще одно судно этого типа — «Нассау». Поэтому было вполне логично применить эту конструкцию к паровой батарее. Двухкорпусная конструкция хорошо зарекомендовала себя на этих паромных судах, к тому же она обеспечивала защиту гребного колеса от вражеского огня. Батарея получала возможность двигаться вперед или назад, чтобы не подвергаться обстрелу на продольных курсах со стороны противника при маневрировании в бою. Применение этого «паромного» принципа к батарее снижало требования к чрезвычайной маневренности — слабейшему месту катамарана, даже при небольшой скорости.
Факторы сопротивления воды в конструкции имеют относительно небольшое значение, поскольку скорость, достижимая с помощью пара в тот период, была очень низкой. Тем не менее на чертежах видна на вид эффективная форма корпуса для имеющейся мощности, если не считать сопротивления балок, пересекающих проход в районе киля. Водоизмещение было достаточным. Высота орудийной палубы над водой в районе прохода делала батарею непригодной для работы на волнении, но нет никаких доказательств того, что Фултон или спонсоры судна рассматривали батарею как каботажный или океанский пароход. Тем не менее клиренс орудийной палубы над водой и погружение гребного колеса сделали бы дополнительный вес батареи на верхней палубе или спардеке непомерным, даже если бы боевой опыт доказал ее желательность.
Парусный план и чертеж внутренних помещений
Рисунок 13. — Теоретический чертеж «Тауруса». Из коллекции чертежей Адмиралтейства, Национальный морской музей, Гринвич.
План парусности и рангоута также является датской копией и показывает использовавшееся двухмачтовое косое парусное вооружение (латинский парус). Корпус показан с фальшбортами и пушечными портами на спардеке, но никаких других свидетельств того, что батарея была отделана таким образом, обнаружить не удалось. Вооружение напоминает некоторые проекты канонерских лодок Джозаи Фокса для эпохи Джефферсона — суда с одинаковыми носом и кормой, предназначенные для движения в любом направлении, но без кливеров. Топ-мачты, по-видимому, были не более чем сигнальными шестами и, судя по всему, не оснащались парусами; однако некоторые европейские суда с латинским вооружением действительно имели треугольные марсели над латинским парусом, и возможно, что батарея несла такие паруса. Учитывая остойчивость и водоизмещение батареи, парусное вооружение очень мало и недостаточно эффективно. Ванты были не нужны; мачты поддерживались брасами, которые перекладывались при смене галса реев и при повороте оверштаг. Судя по всему, фордуны кливеров также можно было потравливать, чтобы латинские реи не приходилось заводить под них.
Рисунок 14. — Детали руля «Тауруса». Из Коллекции чертежей Адмиралтейства, Национальный морской музей, Гринвич.
Продольный разрез выполнен на кальке, а примечания сделаны на французском языке. Этот чертеж представляет собой упрощенную форму корпуса с плоскодонными очертаниями и скулами. Возможно, это калька с предварительного рисунка, полученного Марестье или Монтгери, но никаких документальных подтверждений найти не удается. Его важность заключается в том, что на нем довольно подробно показаны машина и котлы, а также кожух колеса, а также другой чертеж гребного колеса, более или менее дублирующий колесо, показанное на датском чертеже. На чертежах не показано никаких деталей расположения палуб, за исключением фонаря над котельным отделением в корпусе с котлами.
Как теоретический чертеж, так и чертеж внутренних помещений показывают конструкцию мидель-шпангоутов и соединения корпусов. Эти чертежи показывают, что машина была не наклонной, а вертикальной, вопреки патентному чертежу Фултона. Шток поршня и крейцкопф очевидно проходили через орудийную палубу в большом люке. Также очевидно, что впереди и позади кожуха колеса должны были быть большие люки, что делало ступенчатую конструкцию кожуха колеса целесообразной. В орудийной палубе под куполообразным световым люком также должен был быть люк. Маловероятно, что люки машины и светового люка использовались для трапов, лазов или входных люков.