Броненосный крейсер "Рюрик", помощником наблюдающего за постройкой которого в Англии был В. П. Костенко. Обратите внимание на то, что по водоизмещению этот огромный броненосный крейсер был вдвое больше крейсера "Киров" и даже на несколько тонн крупнее крейсеров типа "Свердлов". Его основные данные: водоизмещение — 16 933 т; размерения — 161.2х22.9х7.9 м; мощность — 20 880 л. с.; скорость — 21.4 уз; экипаж — 936 чел. Вооружение: 4 — 254 мм, 8 — 203 мм, 20 — 120 мм. Участвовал в Первой мировой войне и гражданской войне. Разоружен в 1922 г.; снятые орудия устанавливались на фортах ("Передовой"), на бронепоездах Ленинградского фронта, на кораблях флотилий.
В этой истории много необычного и удивительного. Достаточно сказать, что высказана и впервые подкреплена расчетами эта идея в то время, когда автор ее был узником Петропавловки (1910-1911), а окончательно оформлена конструктивно, когда автор (1929) находился в доме предварительного заключения перед отправкой на Соловки (10-летний срок был заменой высшей меры наказания!).
Тому же автору принадлежат разработки 70 (!) новаторских идей, к сожалению, по большей части похороненных в секретных архивах ОГПУ и наркоматов. И совсем нетрудно было бы найти среди этих идей не менее ошеломляющую тему для статьи, чем рыбий хвост на огромном — 17 000тонном — броненосном корабле. Что, например, вы скажете о заголовке: "Проект линейного корабля водоизмещением 54 800 т со скеговым корпусом", а в дальнейшем — и с предложенной автором подачей газа (воздуха) под днище? Таким образом, еще в 1938 г. в нашей стране была сформулирована идея огромного СВП, остающаяся фантастической и в начале XXI в.!
Главной темой творческой деятельности Владимира Полиевктовича Костенко (1881-1956) — Инженера с большой буквы, известного широкой общественности по воспоминаниям академика А.Н.Крылова и двум изданиям книги "На "Орле" в Цусиме"1, — были способы повышения скорости судна за счет снижения или даже уничтожения волнового сопротивления. Разработанная им "туннельная" форма корпуса и поныне известна кораблестроителям как "форма Костенко". Менее известно, что он же разрабатывал идею катамарана с благоприятным взаимовлиянием корпусов и доказал, например, что волновое сопротивление правильно спроектированного катамарана будет на 10-15 % меньше суммы сопротивлений двух изолированных корпусов. По его же расчетам, общее сопротивление двухкорпусного судна на воздушной подушке будет более чем в 2 раза ниже, чем обычного катамарана, и в 1.5 раза ниже, чем такого же судна на подводных крыльях. Задолго до появления самых первых СМПВ он предлагал проекты полупогруженных катамаранов, в том числе и океанских...
Не будем утомлять читателя, продолжая перечисление. Только чтобы показать широту творческих интересов этого талантливейшего человека, назовем несколько его любопытных проектов из области морского и даже железнодорожного транспорта. Это, например:
- "водопоезд", жесткое сочленение грузовых барж в состав "без просветов", но с возможностью вращения на точках соединений;
- "автоперегружатель", способ загрузки судна не через палубные люки, а через лацпорты в бортах, предвосхитивший появление и самое широкое распространение нынешних судов с горизонтальной обработкой грузов;
- поезд на монорельсе (с воздушным винтом) со скоростью 300 км/ч и т. п., и т. д.
Лично им разработаны десятки проектов самых различных гражданских судов, включая 30-узловый лайнер-трансатлантик и судно-гигант для перевозки массовых грузов с рекордной для своего времени грузоподъемностью 20 000 т. В числе новаторских — проекты боевых кораблей: лидера, эсминцев, броненосцев, линейных кораблей.
Используя накопленный опыт русско-японской и Первой мировой войн, он создает усовершенствованные системы спрямления поврежденных боевых кораблей, а также системы бронирования и противоминной защиты, не потерявшие значения и по сие время. Параллельно с А. Н. Крыловым он подготавливает проект перевооружения находящихся в строю устаревших броненосцев. (А. Н. Крылов писал: "Я признал все преимущества проекта Костенко и немедленно подал рапорт, в котором отказался от своего".)
В. П. Костенко, возглавляя Техническую контору завода "Наваль", руководил разработкой проектов и постройкой более чем 150 кораблей и судов, включая такие уникальные, как первый в мире подводный минный заградитель "Краб". Под его наблюдением восстанавливаются и вводятся в строй первые надводные и подводные корабли советского Черноморского флота.
Остается добавить, что он, будучи заключенным, готовит для С. М. Кирова развернутые предложения по модернизации ленинградских судостроительных заводов. В 1931 г., через 12 дней после освобождения, бывший зек... получает назначение главным инженером "Проектверфи". Последующее десятилетие (до очередного, уже третьего, ареста по ложному доносу) он посвящает главному делу своей жизни — проектированию и постройке двух гигантских предприятий — Комсомольского и Северодвинского судостроительных заводов, на которых впервые в мире большие корабли строились не на наклонных стапелях, а в крытых строительных доках в горизонтальном положении. О том, что это были за стройки, дает представление одна только цифра: завод на Северной Двине строили 80 000 заключенных.
Когда руководители наркомата составляли списки на награждения за пуск этих предприятий, они "постеснялись" включить в них бывшего заключенного. Сталин своей рукой вписал фамилию Костенко — так он стал лауреатом сталинской премии.
Вернемся, однако, к теме, обозначенной в подзаголовке.
Когда наши исследователи-историки наконец-то обратились к изучению теоретического наследия В.П.Костенко, то среди 60 неопубликованных трудов обнаружили написанную в 1910-1911 гг. 120-страничную работу (две общие тетради) на, казалось бы, очень странную для молодого корабела, участника революционного движения, попавшего в одиночку Трубецкого бастиона Петропавловской крепости2, тему: "Теория поступательного движения рыб".
Этим вопросом Владимир Полиевктович серьезно заинтересовался, наблюдая за дельфинами. Люди с античных времен любовались изящными движениями плывущих дельфинов, однако никому еще не приходило в голову выразить эти движения математически и попытаться довести дело до разработки теории копирующего их судового движителя. Если бы содержание данных тетрадей стало в свое время известно, можно было бы смело говорить о приоритете отечественных инженеров в этой области, до сих пор актуальной и важной.
Интересущихся можно отослать к содержательной статье С. Кроленко и М. Малкина «Теория движителя типа "рыбий хвост"» ("Судостроение", 1981, №10), напечатанной к столетию со дня рождения Владимира Полиевктовича. А ниже мы постараемся хотя бы конспективно изложить то, что он смог сделать.
Оказавшись на свободе и будучи уволенным с флота, Костенко уезжает в г. Николаев и в 1912 г. становится здесь начальником Технической судостроительной конторы Общества Николаевских заводов и верфей "Наваль". Он буквально по горло завален работой, но не забывает разрабатывать интересующую его тему, которая представляется крайне важной. "Судовые машины, — пишет он, — редко утилизируют более 1/7 потенциальной энергии каменного угля, и половина этой столь дорого купленной двигательной силы тратится непроизводительно... на перебалтывание морской воды". А вот рыба "легко скользит, изгибаясь, оставляя среду почти невозмущенной".
Исследователь рассматривает изгиб хвоста рыбы как вибрирующую пластину, особенность которой заключается в том, что рыба "по желанию может изменять степень упругости своего механизма". Ему удается выявить общие закономерности в кинематике плавания рыб и работы лопасти гребного винта, что дает возможность перейти к расчету "рыбьего хвоста", используя привычные для судостроителей термины и формулы.
В 1913 г. В. П. Костенко и один из его сотрудников А. Н. Харкевич обращаются в Германский патентакт с заявкой на выдачу патента на изобретенный ими вибрационный движитель, "действие которого покоится на началах теории упругости". Ответ был отрицательный — эксперты перечисляют несколько патентов, не замечая принципиальной разницы между содержащимся в них бессмысленным копированием движений хвоста рыбы и впервые сформулированной теорией гибкого движителя, дающей расчетные зависимости.
Сложность практического использования этих зависимостей состояла в необходимости подобрать сечения гибкой пластины так, чтобы в каждом из них ее жесткость "находилась в строгом соответствии с нагрузкой, создаваемой сопротивлением воды".
Для точной цифровой оценки параметров колеблющейся гибкой пластины применительно к тому или иному объекту не хватало фактических значений некоего коэффициента К, представляющего собой "давление в фунтах на площадку в 1 кв.фут, движущуюся поступательно со скоростью 1 фут/с под прямым углом к направлению движения".
Для определения величины К следовало учитывать многие гидродинамические характеристики объекта, а никакой экспериментальной базы для их получения у Костенко и Харкевича не было. Вот тогда Владимир Полиевктович и обратился к своей памяти и опыту.
Дело в том, что в 1907-1908 гг., всего через три года после окончания (с золотой медалью) Кронштадтского морского инженерного училища, молодой корабельный инженер, вернувшийся после японского плена, работал на английской верфи в Барроу в качестве члена приемной комиссии, а затем помощника наблюдающего за постройкой для России броненосного крейсера "Рюрик". Его характеристики были Костенко хорошо знакомы, что и дало возможность выполнить примерный расчет движителя типа рыбий хвост применительно к этому великолепному кораблю. Результат получился ошеломляющий.
При значениях коэффициента К в пределах 0.48-0.63 фунта и 10 колебаниях в минуту с отстоянием от ДП на 10° а также изгибе на радиус 1 фут двух гибких пластин высотой по 16 футов (равной диаметру гребного винта крейсера) и длиной по 37.1 фута давление составило 131 000 х 2 = 262 000 фунтов.
Несложный прикидочный расчет показал, что при таком давлении скорость "Рюрика" с теми же самыми машинами мощностью 20 880 л.с., но с заменой винтов "рыбьими хвостами" возросла бы на целых 3 уз!
При всей осторожности своих выводов Костенко написал вполне определенно: "Применение колеблющейся упругой пластины для движения судна... вполне возможно".
Это вдохновляло на продолжение работ. Исследователи выписали из Англии листы высокосортной стали толщиной 0.4 мм (из которой вырезаются ленточные пилы). Изменяя число проклепываемых накладок с обеих сторон центральной пластины, можно было попытаться обеспечить установленный расчетом закон гибкости движителя.
Владимир Полиевктович сконструировал, изготовил и подготовил к установке на 12-метровый катер "Дельфин" (с мощностью двигателя 25 л.с.) первый опытный образец движителя предлагаемого типа. Известно, что отклонения пластины переменной жесткости должны были составлять 15°.
Как отмечают Кроленко и Малкин, большой практический интерес представляло его предложение ввести в систему передачи колебаний от машины к пластине "рычаг и переходное звено, которые позволили бы перейти от технически достижимого поворота рычага к необходимой кривизне изгиба лопасти".
Увы, испытать "Дельфин" с "рыбьим хвостом" так и не удалось. Именно в эти дни началась мировая война. Катер реквизировали для нужд Черноморского флота, то, что из конструкций нового движителя уже успели смонтировать, безжалостно срезали, сами изобретатели оказались заняты исполнением срочных военных заказов.
Записи, сделанные рукой Владимира Полиевктовича, встречающиеся в различных бумагах, которые хранятся в семейном архиве, позволяют сделать вывод, что темой плавникового движителя он продолжал интересоваться почти до самой кончины, но так и не смог заняться ею вплотную. Уже в 30-е гг., оценивая возможные перспективы "гибких гребных пластин", он отмечал, что создание таких движителей, способных поглощать мощности порядка 40-50 л.с. на пластину, не представило бы особой сложности. Труднее выбрать материал с необходимыми механическими свойствами. В. П. Костенко писал: "Необходимо иметь абсолютно гибкий материал, не подверженный явлениям усталости и обладающий максимальной упругостью".
Владимир Полиевктович всегда верил в творческие возможности молодежи. Его работы 90-летней давности не только утверждают приоритет России во многих областях судостроения, но и могут служить вдохновляющим примером для молодых энтузиастов применения бионики при решении прикладных задач техники.
Юрий Казаров по материалам книги "Жизнь и деятельность кораблестроителя В. П. Костенко" и журн. "Судостроение".
Русский инженер о недостатках конструкции "Титаника"
В июне 1909 г. вскоре после завершения работ по подкреплению башен на "Рюрике" А. Н. Крылов направил Владимира Полиевктовича Костенко в Англию во главе группы слушателей кораблестроительного отделения Морской инженерной академии. Будущим корабелам надлежало ознакомиться с постановкой кораблестроения на английских заводах, в частности, на заводах фирмы "Джон Браун", подрядившейся помогать русской промышленности в создании паротурбинных силовых установок, и с огромным заводом коммерческого судостроения "Харланд энд Вулф" в Белфасте, где как раз в это время был заложен печально прославившийся трансатлантический лайнер "Титаник".
Когда директор этой фирмы известный кораблестроитель Карлейль показывал русским деревянную модель, на которой можно было увидеть внутреннее устройство корпуса "Титаника", наметанный взгляд Владимира Полиевктовича сразу отметил, как опасна упрощенная система защиты непотопляемости на этих гигантских судах. Вся она основывалась на 13 поперечных водонепроницаемых переборках от борта до борта. Внутреннее дно было проницаемым, бортовые переборки в трюме отсутствовали, так что пробоина в борту приводила к заполнению целого поперечного отсека, и крен не возникал. Эта система, устранявшая возможность появления кренов, позволила прорезать все палубы широкими сходами и люками, упрощала планировку помещений. Но самым опасным было то, что поперечные переборки "Титаника" не были доведены до водонепроницаемой палубы. Их высота лишь ненамного превышала ватерлинию, которая образовывалась вследствие дифферента при затоплении двух смежных отсеков. А дальше вода могла свободно переливаться из отсека в отсек через верх переборок.
Когда Костенко указал на опасность такой конструкции для живучести судна Карлейлю, тот высокомерно заявил, что все эти соображения — "требования военных теоретиков вроде вашего Крылова", не диктуемые практикой, но неимоверно осложняющие планировку пассажирского лайнера. И действительно, уповая на надежность своей системы, англичане прорезали все палубы такими сходами в обеденные салоны, которые не уступали парадной лестнице Зимнего дворца в Петербурге или в вестибюле театра Гранд-опера в Париже.
И что же?
В первом же рейсе 15 апреля 1912 г. в абсолютно тихую погоду "Титаник" столкнулся с айсбергом, пропоровшим его борт на протяжении четырех носовых отсеков. В результате уровень воды в четвертом отсеке быстро поднялся до верха носовой котельной переборки, и вода начала свободно переливаться в котельные отделения. Нос погрузился в воду, корабль стал вертикально и ушел на дно. Так что у А. Н. Крылова были все основания написать в очерке о гибели "Титаника", что этот величайший и роскошнейший в мире корабль погиб, "как древний Вавилон от развратной роскоши".
Из очерка Г. В. Смирнова в книге "Жизнь и деятельность кораблестроителя В. П. Костенко".
Примечания
1. Напомним, что в романе А. С. Новикова-Прибоя он выведен под фамилией Васильев. Добавим, что роман написан с использованием рукописи В. П. Костенко.
2. Получил по суду шесть лет каторги, но по ходатайству А. Н. Крылова был "высочайше помилован".