Корабли — одно из важнейших изобретений человечества, позволившее людям покорять моря. С помощью них распространяли свою культуру финикийцы и греки. С помощью них северные германцы заселяли Британию, Ирландию, Исландию и даже достигали берегов Гренландии. С помощью них крестоносцы в короткие сроки прибывали в Святую Землю, дабы сражаться за Гроб Господень. С помощью них была открыта Америка. Да что там! Даже в современное время корабли имеют огромное значение: более 80% международной торговли осуществляется судоходным путём, морской флот играет немаловажную роль в военной мощи любой державы. И в этой статье вы познакомитесь с историей судостроения и узнаете, как плот превратился в ледокол.

Кто именно начал строить первые корабли, мы, скорее всего, никогда не узнаем – уж очень плохо сохраняется дерево. Скорее всего, эта технология, была открыта в нескольких разных местах. Однако мы знаем, кто на заре Античности был самым лучшим кораблестроителем – финикийцы. Позже они прославились на весь мир не только, как легендарные мореплаватели, но и прекрасные торговцы. Финикия славилась своими лесами, в которых произрастали в огромном количестве такие знаменитые деревья, как ливанские кедры – они были (да и сейчас являются) отличным материалом для изготовления кораблей. Но качеству соответствовала и цена, поэтому вёсла, как правило, делали из дуба или бука. Тридцатиметровое торговое судно финикийцев, обладавшее огромной по меркам Античности вместительностью благодаря водоизмещению в двести тонн, что необходимо для торговли и дальних плаваний, управлялось экипажем в тридцать человек. Однако это – наибольшие размеры, в то время, как остальные корабли были поменьше. Практика показывает, что размеры различались в зависимости от того, насколько богатым был хозяин. На таких торговых кораблях было по два кормовых весла, с помощью которых им придавали направление, на переднем штевне крепилась глиняная амфора для хранения и сбора воды, и изображался глаз Уаджет или Всевидящее Око, а задний делался в виде хвоста скорпиона.


Финикийское судно

Cо II тысячелетия до н.э. на подобных судах финикийцы проводили масштабную колонизацию, открывая торговые пути, осваивая новые земли, принося заморским варварским народам свет капитализма: финикийцы помогли познать блага торговли населявшим догреческие Балканы пеласгам (а потом – и сменившим их грекам-ахейцам), иберам и народам Северной Африки, а грекам ещё и письменность подарили. Новые колонии были подконтрольны своим метрополиям – городам-государствам Финикии. Однако один из них – Карфаген (в переводе с финикийского «Новый город») – был основан в VIII веке до н.э. легендарной (в прямом смысле) царицей-изгнанницей Дидоной, после чего стал независимым городом-государством, подчинившим себе не только финикийские колонии в Африке, но и всю западную часть Средиземноморья (в частности, основав на юго-восточном побережье Испании город под названием… Карфаген. Он, кстати, пережил своего брата-близнеца, и под названием «Картахена» существует и поныне).


Финикийская колонизация

Известен карфагенский мореплаватель Гимилькон, который в VI веке до н.э. открыл Британию, Ирландию и Северное море. Если испанцы в Америке искали медь, а нашли золото, то тут всё наоборот – медь и олово, которыми были богаты новые земли, являются крайне необходимыми для изготовления качественной бронзы (а не мышьяковой, от выплавки которой пачками умирали кузнецы). Эта оловянная бронза в то время пользовалась огромным спросом не только в родном Карфагене, но и в его главных партнёрах – Египте, Элладе, Финикии. Возможно, современником Гимилькона был и знаменитый Ганнон, который, выплыв за Гибралтар, отправился на юг и основал ряд колоний в разных местах восточного побережья Африки. В это время сама Финикия была подвластна Египту, и по приказу фараона Нехо II финикийцы обогнули всю Африку, приплыв со своей родины в Египет (потратив на это три года, и периодически останавливаясь, чтобы посадить и вырастить себе овощей на пропитание).

В Античности было множество боевых кораблей самых разных видов, но от одних и тех же производителей: финикийцев и эллинов. Однако нет смысла рассказывать про каждый из них в отдельности, потому что строились они все по одному принципу: длинный корпус, окованный бронзой или железом таран, невысокое (в сравнении с торговыми судами) водоизмещение. Позже начали появляться различные модификации для кораблей: второй парус, башни для стрелков, катапульты и баллисты, мощные вёсла, предназначенные сразу для нескольких человек, вторые ярусы, вороны – подъёмные мосты, имевшие на конце длинные крюки, которыми они пробивали дно вражеского корабля и открывали экипажу дорогу в рукопашный бой.

Очень часто в греческих и римских источниках встречаются упоминания кораблей, с названиями по следующей схеме: числительное и слово «Весло». Традиционно, числительное рассматривают, как количество палуб с гребцами: то есть, на биреме\диере было две палубы, на триреме\триере – три, а на дециреме\децере – целых десять. Проблема в том, что если на триреме три вёсельных палубы худо-бедно помещаются, то уже с четырёхпалубными кораблями возникают проблемы – вёсла получаются непропорционально длинными, мешают друг другу. Что уж говорить про десятипалубные корабли. Возможно, всё, что больше триремы, на самом деле – тоже двух- или трёхпалубные корабли

а число как-то связано с количеством гребцов.


Бирема


Трирема


Децирема

Другими корабельными мастерами были древние германцы. Интересен тот факт, что их корабли почти никак не менялись до самого Средневековья. Это были ладьи – обыкновенные большие лодки, не имевшие даже парусов. Первые изображения их двухштевневых лодок относятся ещё к Бронзовому веку. Штевень – это брус, который является основой носа (передний штевень) или кормы (задний штевень) корабля. Наиболее же древним реальным найденным германским кораблём является ладья из Хьертшпринга, которая относится к IV веку до н.э. Характерной чертой кораблей северных германцев являются два штевня, которые выступали в стороны достаточно далеко. Учёные до сих пор спорят по поводу их назначения, потому что они явно создают неудобства при плавании близ скалистых берегов Скандинавии и Ютландии.


Ладья из Хьертшпринга

Своего совершенства корабли северных германцев достигают в Раннем Средневековье – это всем известные драккары («драконы»), получившие своё название благодаря головам драконов на передних штевнях, а так же кнорры. Первые были боевыми, вторые – торговыми. Драккары обладали большим количеством седельных мест и высокой длиной, благодаря чему передвигались быстро. Также они делились на два типа: шнекки – более длинные, но узкие, и скейды – более короткие, но широкие. Кнорры же, предназначенные для перевозки груза, имели меньшее количество мест и более широкий корпус, из-за чего плавали медленнее.


Драккар


Кнорр

На момент начала Средневековья, пока северяне на своих драккарах покоряли Британию, в Средиземноморье их родичи боролись с Восточной Римской Империей. И там им служили перенятые у ромеев более подходящие для сражений корабли – либурны и их сыновья, превзошедшие своих отцов, дромоны, что в переводе с греческого означает «бегун». Это были быстроходные парусно-гребные суда, не предназначавшиеся (и даже не годившиеся) ни для чего кроме войны. Они отличались размерами и, в соответствии с этим, вооружением и численностью экипажа.


Либурна

Либурны, в принципе, не были такими уж гениальными кораблями. Изначально это были просто пиратские суда, названные в честь одноимённого иллирийского племени, но потом их переняли римляне и немного подшаманили, доведя до ума. Это небольшие корабли, вмещавшие в себя до ста двадцати человек. Они даже не были оснащены тараном. Но римляне смогли найти им применение: либурны отлично справлялись с высадкой небольших разведотрядов. А у византийцев уже появляется такое прекрасное оружие массового поражения как греческий огонь. Либурна была маленькой, манёвренной и быстроходной, и поэтому идеально подходила для бегства от какого-нибудь громадного персидского дромона или стремительного сближения на расстояние полёта огнесмеси и превращения палубы врага в филиал крематория.

Дромоны же были огромными двух- или трехмачтовыми кораблями, с парусом на каждой мачте. Они оснащались мощным тараном, имели высокие борта и два ряда вёсел. Однако их главной особенностью было то, что они имели две достаточно высоких площадки – на носу и корме. На них можно было в безопасности (относительно остального экипажа) расположить стрелков, катапульты и баллисты.


Дромон

Мир меняется, и на смену моде на дальние плавания в целях грабежа и завоеваний приходит мода на дальние плавания в целях торговли. Особенно этому поспособствовали результаты Первого Крестового похода, когда европейцы узнали о том, что где-то там, далеко за морем есть земли, которые сказочно богаты тем, чего так мало здесь, в родной Европе. Тогда-то в ход и идут корабли, которые требуют меньше вёсельной работы, экипажа, и могут быстрее передвигаться и вместить в себя больше груза. Однако и пираты в курсе о развитии торговли, нужно ещё и о безопасности позаботиться. Поэтому европейцы начинают придумывать корабли, которые могут вместить в себя больше товаров и не требуют большого экипажа для функционирования и безопасности.

Первым таким кораблём был когг. Его придумали фризы (Фризия – часть нынешней Голландии). Впервые об этих судах упоминает в своих трудах первый король Англии Альфред Великий в конце IX века. Это были первые чисто парусные корабли, поэтому не требовали большого экипажа – максимум восемнадцать человек. Их длина составляла до двадцати пяти метров, а вместимость груза – до двухсот тонн. Отличное приспособление для торговли – неудивительно, что это было основное судно Ганзейской лиги (торгового союза ряда городов Северной Европы). Как в случае с либурной, после Первого Крестового похода у когга появляется свой сын, превзошедший отца – неф. Это были гигантские двух-трёхмачтовые корабли, вмещавшие в себе до тысячи пятисот человек экипажа и до тысячи двухсот тонн груза.


Когг

Позже, в конце XIV века, в Португалии появляются такие корабли, как каракки. Это были трёхмачтовые корабли длиной до пятидесяти метров, шириной до двенадцати, высотой борта до девяти и водоизмещением в двести тонн. Их главным нововведением был полный отказ от вёсел, что было бы невозможно без гафеля – паруса, перпендикулярно расположенного ко всем остальным. Благодаря нему можно было «ловить» ветер и указывать ему направление прямо в парус. Также появляется новый румпель в виде привычного нам руля, а не рычага.


Каракк

Корабль, на котором можно запросто переплыть Атлантический океан, был создан в конце XIV века, а открытие Америки и морского пути в Индию, а также активная колонизация приходятся на конец XV и последующие века. Появляется вопрос: откуда взялся этот столетний зазор? Ответ прост: никому это было тогда не нужно. Королевства Пиренейского полуострова, которые имели наиболее выгодное расположение для плаваний в Атлантический океан, были погружены в Реконкисту – войну между христианским и исламским мирами за Пиренеи. Англия и Франция, которым эта задача тоже была вполне посильна, терзали друг друга в Столетней войне. Генуэзцы уже нашли и берегли, как зеницу ока, свою золотую жилу – Крым, венецианцы заботились о своих колониях в Элладе, на Кипре и Крите, которым угрожали турки. У Византии в этом плане были ещё большие проблемы – она боролась не за колонии, а за выживание. Новрегия, Швеция и Дания грызли друг другу глотки – это были уже давно не викинги, жаждущие заморских земель. Священная Римская Империя также предпочитала решать территориальные споры со своими соседями. В итоге мы видим, что Америку можно было открыть примерно на сто лет раньше, да политическая обстановка не позволяла. В итоге получилось так, что изначально предназначенные для дальних плаваний каракки постепенно превращались в боевые корабли, совершенствовались в военную сторону. Однако к концу XV века Реконкиста на Пиренеях почти закончились. Тогда королева Изабелла Кастильская заключила с Христофором Колумбом договор, что он находит морской путь в Индию и по приезду домой получает хороший гонорар. Тогда экспедиция под его руководством, состоявшая из каракков «Санта-Мария», «Пинта» и «Нинья», в 1492 году достигла берегов «Индии». Однако Колумб умер в крайней бедности, потому что к моменту его возвращения Изабелла уже покоилась, а её муж король Фердинанд решил, что не обязан соблюдать этот договор.

А пока генуэзцы по договору с испанской королевой плавали на каракках в «Индию», португальцы колонизировали Африку на… рыбацких лодках? Нет, на модернизированных рыбацких лодках!

Да, предками знаменитых каравелл были рыбацкие лодки. К началу XV века их очень хорошо усовершенствовали: теперь это были трёхмачтовые корабли до тридцати пяти метров в длину и девяти метров в ширину с водоизмещением до восьмидесяти тонн. Изначально было два вида каравелл: латина и редонда. Первая использовала латинские (косые) паруса, а вторая – прямые. Позже появилась и каравелла-армада, которая была оснащена пушками и имела больше места для экипажа, то есть предназначалась для военных действий.


Каравеллы

Во второй четверти XV века португальцы, которые уже очень даже успешно потеснили мусульман на Пиренеях, решили нанести им удар в сердце и на этих самых каравеллах устроили масштабную высадку в Марокко, а потом ещё и начали плавать южнее и основывать новые колонии на западных берегах Африки. На каравеллах португальцы Бортоломеу Диаш и Васко да Гама огибали Африку и так прокладывали морской путь из Европы уже точно в Индию.

В XVIII веке от этих же каракков и каравелл происходят линейные корабли – линкоры. Они были самых разных размеров от не очень крупных до гигантских. Это были совершенные корабли как для ведения боя, так и для торговли: слишком много экипажа не нужно, потому что грести не надо, а воюют на расстоянии с помощью пушек, поэтому и груза много вместить можно.

В конце XVIII века появляется первый пароход. Есть некоторые истории о том, что паровой двигатель изобрели ещё чуть ли не в Античности, но даже если это и правда, то на корабль его поставить никто не додумался (да и в принципе куда-то применить). Действительно достоверные сведения о первом пароходе относятся к 1783 году – его создал француз Клод д’Аббан. Это был не столько пароход, сколько обыкновенная деревянная лодка, имевшая два гребных колеса по бортам, которые приводились в действие за счёт работы паровой машины двойного действия Джеймса Уатта. Испытание пироскафа, как его назвал изобретатель, провалилось. Хоть это произошло лишь потому, что некачественным оказался сам двигатель, а не схема работы парохода, д’Аббан бросил свою затею. По такой же схеме работал пароход «Шарлотта Дандес» шотландского изобретателя Уильяма Саймингтона, однако с 1802 года он бросил своё судно, потому что ему запретили плавать по каналу Форт-Клайд, и оно тихо-мирно сгнило.


«Шарлотта Дандес»

В это же время в Америке свой пароход совершенствовал Джон Фитч. Он решил, что будет эффективнее приводить судно в действие с помощью отталкивания воды. Поэтому на его судне паровой двигатель приводил в действие не вращающееся колесо, а два ряда вёсел. В 1790 году он уже более-менее довёл своё создание до ума, так что на испытаниях в этом году вместе с ним проплыло тридцать человек. Джон заменил обычные вёсла на два других, которые напоминали две лапки утки. Испытания 1790 года были пройдены успешно, но из-за проблем с финансированием дело пришлось закрыть.


Первый пароход Фитча


Доработанный пароход Фитча

Несмотря на все эти неудачные попытки применения пароходов, уже через два десятка лет их начнут активно использовать для перевозки пассажиров и груза на реках, пока крупные корабли, покоряющие моря, по-прежнему оставались парусными. Однако вскоре и их начали оснащать паровыми двигателями, а к середине XIX века от парусов отказались полностью. Хотя эти корабли были быстроходными относительно своих предшественников, они нуждались в частом ремонте – постоянно работающий двигатель издавал сильную вибрацию, и деревянные корпуса очень медленно, но уверенно разваливались (почти в буквальном смысле).

Примерно в одно время с пароходами появляются и металлические судна. Кажется логичным, что причиной была неустойчивость деревянных пароходов, однако нет: к тому моменту они рассекали не по океанским просторам, а лишь по рекам, и износ при таких коротких плаваниях был незаметен. Самой крупной державой на тот момент была Британская Империя – именно она производила больше всего кораблей. И её переход на металлический флот обуславливался появлением бомбических пушек: это было крайне мощное оружие, стрелявшее (как ни странно) бомбами, и в бою между деревянными кораблями выигрывал тот, кто первее давал залп.

Первым металлическим пароходом, вышедшим в море, стал «Аэрон Мэнби», названный в честь конструктора. Это было судно длиной 36 метров, сделанное из железных листов шириной 6,3 миллиметров и изнутри подбитое древесиной, развивало скорость около 18 км/ч. В 1822 году пароход успешно совершил своё первое плавание из Лондона в Париж. Через девяносто лет был совершён последний важный шаг в совершенствовании судостроения – корабли начали оснащать более эффективными двигателями внутреннего сгорания. Датский корабль «Зеландия» был первым кораблём, работавшим на дизельном двигателе внутреннего сгорания.


Так выглядели первые броненосцы


«Аэрон Мэнби»

Начиная с середины XX века, идёт развитие двигателей внутреннего сгорания. Самые продвинутые корабли оснащаются ядерной силовой установкой – которая, по сути, функционирует как тот же паровой двигатель, но с дровами из обогащённого урана. Металлургия тоже не стояла на месте: появлялись новые сплавы для изготовления различных частей корабля. Большинство деталей внутри корабля делаются в основном из цветных металлов, а корпус из стали. Причём от стальных сплавов зависит то, для чего корабль будет пригоден: военные корабли должны обладать хорошей бронёй, ледоколы – сопротивляемостью к низким температурам и т.д.

Чтобы создать корабль, нужно сначала составить теоретический чертёж. Эту задачу до сих пор решает человек. Для общего представления, что у нас вообще выйдет за судёнышко, оно изображается при помощи трёх плоскостей: основной, диаметральной и плоскости мидельшпангоута. Также человек уже при построении чертежа задать кораблю все необходимые для определения его предназначения и характеристик параметры: от элементарных вещей вроде типа и класса судна до точных показателей коэффициентов полноты водоизмещения, мидельшпангоута и ватерлинии. Все эти показатели позже будут внесены в таблицу ординат.

В наше время наиболее удобный вариант теоретического чертежа – это 3D-модель. Она уже проектируется не человеком, а системой автоматизированного проектирования. В нашей стране в судостроении используется система T-FLEX CAD. Первое, что она делает – исправление погрешностей, допущенных человеком. После этого она начинает проектировать 3D-модель корабля. Система синтезируют модель в трёхмерном представлении. Человек может задавать ей требования по плавности и гладкости, благодаря чему можно спроектировать модель с заданными дифференциальными и интегральными характеристиками. У любого корабля присутствует большое количество сложных поверхностей произвольной формы – их построение осуществляется с помощью применения неоднородных изопараметрических рациональных B-сплайнов (технология NURBS-моделирования). Помимо этого CAD может производить геометрические преобразования (перенос, поворот, сдвиг и т.д.), благодаря которым мы можем получить агрегатированные геометрические модели (корпусные конструкции, модели оборудования внутри судна и т.д.).

Трёхмерное моделирование решает ряд задач по заданию судовых поверхностей и формированию базы данных корпусных конструкций. После этого CAD рассчитывает необходимую документацию по теоретическому чертежу, количество определённых элементов корабля и деталей для него, делит модель на разделы и подразделы. Такие же трёхмерные модели, как самого корабля, проектируются и модели деталей. Позже их графические показатели могут редактироваться самим человеком, на случай, если какая-либо часть была изменена в строении самого корабля. После этого CAD также производит расчёт на прочность как самого судна, так и отдельных конкретных его составляющих. В случае неплоских поверхностей выполняется развертка деталей. В процессе развертки рассчитываются необходимые данные для изготовления гибочной оснастки и выполнения гибки. В ходе расчета контролируются величины продольных и поперечных гибочных деформаций. Если деформации превышают допустимые величины, то системой предлагаются приемлемые технологические решения. При формировании развертки автоматически выполняется контроль на соответствие габаритов получаемого контура детали габаритам заказного материала.

Информационные технологии также используются в управлении последующего строительства корабля. Использование системы Marine Information Model позволяет предприятию экономить значительные средства, автоматизируя и анализируя процессы управления. На основе информации, полученной из MIM, ведется управление строительством, работа сварочных роботов и станков с ЧПУ. Данные из MIM доступны не только инженерным и производственным отделам, но и службам коммерции, качества, безопасности, финансовым службам. Такой подход к обработке информации становится экономически эффективным, масштабируемым, настраиваемым и прозрачным.

Кто знает, может, ещё через 50 лет в кораблестроительстве совершат очередной прорыв – и как тогда поменяется мореходное дело?

Автор: Лев Котенев

Источники:

• А.А. Хлевов «Предвестники викингов»
• Эциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона
• А.С. Поспелов «Пурусники. История парусных судов от Античности до наших дней»