В архаический период (XII-VIII вв. до н.э.) наиболее распространенными типами греческих боевых кораблей были триаконтор и пентеконтор (соответственно, "тридцативесельник" и "пятидесятивесельник"). Триаконтор был весьма близок по конструкции к критским кораблям (см.) и особого внимания не заслуживает.
Пентеконтор представлял собой одноярусное гребное судно, приводимое в движение пятью десятками весел – по 25 с каждой стороны. Исходя из того, что расстояние между гребцами не может быть меньше 1 м, следует оценить длину гребной секции в 25 м. К этому имеет смысл добавить также приблизительно по 3 м на носовую и кормовую секции. Таким образом, общая длина пентеконтора может быть оценена в 28-33 м. Ширина пентеконтора приблизительно 4 м, макс.скорость – ок. 9.5 узлов (17.5 км/ч).
Пентеконторы были в основном беспалубными (греч.афракта), открытыми судами. Однако иногда строились и палубные (греч. катафракта) пентеконторы. Наличие палубы защищало гребцов от солнца и от метательных снарядов противника и, кроме того, увеличивало грузопассажирскую вместимость корабля. На палубе можно было перевозить припасы, коней, боевые колесницы и дополнительных воинов, в том числе лучников и пращников, способных помочь в бою с неприятельским кораблем.
Первоначально пентеконтор предназначался в основном для "самоперевозки" войск. На веслах сидели те же самые воины, которые впоследствии, сойдя на берег, вели войну, ради которой приплыли в Троаду ли, на Крит ли (см. "Илиада", "Одиссея", "Аргонавтика"). Иными словами, пентеконтор не был кораблем, специально предназначенным для уничтожения других кораблей, а являлся скорее быстроходным войсковым транспортом. (Точно так же как дракары викингов и лодьи славян, на веслах которых сидели обычные дружинники.)
Появление на пентеконторах тарана означает, что в определенный момент противоборствующие города-государства и коалиции Эгейского бассейна приходят к мысли, что хорошо бы топить неприятельские корабли вместе с войсками до того, как те высадятся на берег и начнут разорять родные нивы.
Для боевых кораблей, рассчитанных на ведение морских сражений с использованием тарана в качестве главного противокорабельного оружия, критическими являются следующие факторы:
маневренность, от которой зависит быстрый выход в борт неприятельского корабля и стремительный уход из-под ответного удара;
максимальная скорость, от которой зависит кинетическая энергия корабля и, соответственно, мощь таранного удара;
защищенность от неприятельских таранных ударов.
Чтобы повысить скорость, нужно увеличить количество гребцов и улучшить гидродинамику судна. Однако на одноярусном корабле, каким являлся пентеконтор, увеличение количества гребцов на 2 (по одному на каждый борт) ведет к тому, что длина корабля возрастает на 1 м. Каждый лишний метр длины в отсутствие качественных материалов ведет к резкому повышению вероятности того, что корабль сломается на волнах. Так, согласно расчетам, длина в 35 м весьма критична для кораблей, построенных по тем технологиям, которые могли себе позволить средиземноморские цивилизации XII-VII вв. до н.э.
Таким образом, удлиняя корабль, необходимо усиливать его конструкцию все новыми элементами, что утяжеляет его и тем самым сводит на нет преимущества от размещения дополнительных гребцов. С другой стороны, чем корабль длиннее, тем больше радиус его циркуляции, то есть тем ниже маневренность. И, наконец, с третьей стороны, чем корабль длиннее в целом, тем длиннее, в частности, и его подводная часть, которая является наиболее уязвимым местом для удара неприятельских таранов.
Греческие и финикийские кораблестроители в таких условиях приняли изящное решение. Если корабль нельзя удлинить, значит его необходимо сделать выше и разместить второй ярус гребцов над первым. Благодаря этому количество гребцов удалось удвоить, не повышая сколько-нибудь существенно длины судна. Так появилась бирема.
Бирема
Рис. 2. Ранняя греческая бирема
Побочным эффектом от добавления второго яруса гребцов стало повышение защищенности корабля. Чтобы протаранить бирему, форштевню неприятельского корабля требовалось преодолеть сопротивление в два раза большего количества весел, чем прежде.
Удвоение количества гребцов привело к тому, что повысились требования к синхронизации движения весел. Каждый гребец должен был уметь очень четко выдерживать ритм гребли, чтобы бирема не превратилась в сороконожку, запутавшуюся в собственных ногах-веслах. Вот почему в Античности почти не использовались пресловутые "галерные рабы". Все гребцы были вольнонаемными и, кстати, зарабатывали во время войны столько же, сколько профессиональные солдаты – гоплиты.
Только в III в. до н.э., когда у римлян во время Пунических войн из-за высоких потерь возник дефицит в гребцах, они использовали на своих больших кораблях рабов и преступников, приговоренных за долги (но не уголовников!). Однако, во-первых, использовали только после предварительного обучения. И, во-вторых, римляне обещали всем гребцам-невольникам свободу и честно свое обещание выполняли по окончании боевых действий. Кстати, ни о каких кнутах и бичах речи вообще быть не могло.
Появлению же образа "галерных рабов" мы в действительности обязаны венецианским, генуэзским и шведским галерам XV-XVIII вв. Они имели другую конструкцию, позволявшую использовать в команде лишь 12-15% процентов профессиональных гребцов, а остальных набирать из каторжан. Но о венецианских галерных технологиях "a scalocio" и "a terzaruola" будет рассказано позднее в другой статье.
Появление первых бирем у финикийцев обычно датируют началом, а у греков – концом VIII в. до н.э. Биремы строились как в палубном, так и в беспалубном вариантах.
Бирему можно признать первым кораблем, специально разработанным и построенным для уничтожения морских целей противника. Гребцы биремы практически никогда не были профессиональными воинами (как гоплиты), но являлись вполне профессиональными моряками. Кроме этого, во время абордажного боя на борту своего корабля, гребцы верхнего ряда могли принять участие в схватке, в то время как гребцы нижнего имели возможность продолжать маневрирование.
Легко представить себе, что встреча биремы VIII в. (с 12-20 гоплитами, 10-12 моряками и сотней гребцов на борту) с пентеконтором времен Троянской войны (с 50 гоплитами-гребцами) была бы плачевна для последнего. Несмотря на то, что пентеконтор имел на борту 50 воинов против 12-20, его команда в большинстве случаев не смогла бы использовать свое численное превосходство. Более высокий борт биремы препятствовал бы абордажному бою, а таранный удар бирема–>пентеконтор был эффективнее по поражающему воздействию в 1,5-3 раза, чем удар пентеконтор–>бирема.
Кроме этого, если пентеконтор маневрирует с целью зайти биреме в борт, то следует предположить, что все его гоплиты заняты на веслах. В то время как по меньшей мере 12-20 гоплитов биремы могут осыпать неприятеля метательными снарядами.
Благодаря своим очевидным преимуществам, бирема быстро становится очень распространенным типом корабля Средиземноморья и на многие века прочно занимает позиции легкого крейсера всех крупных флотов (хотя на момент своего возникновения бирема была просто-таки супердредноутом). Ну а нишу тяжелого крейсера спустя два века займет триера – самый массовый, самый типичный корабль классической Античности.
Триера
Поскольку первый, принципиально важный шаг от монеры (одноярусника) к полиреме (многояруснику) уже был сделан при переходе от пентеконтора к биреме, перейти от биремы к триере оказалось значительно проще.
Рис. 3. Ранняя греческая триера. Проекции
Согласно Фукидиду, первая триера была построена ок.650 г. до н.э. Триера является дальнейшим развитием идеи многоярусного гребного корабля, имеет три яруса весел и длину до 42 м.
Длина в 35-40 метров достаточно критична даже для усовершенствованных узких деревянных конструкций, лишенных мощного продольного набора (стрингеров). Однако логика гонки вооружений заключается в том, чтобы доходить до самых краевых, самых опасных значений всех технологических параметров военной техники. Поэтому длина триеры подобралась к 40 м и у этой отметки колебалась всю свою долгую историю.
Типовая греческая триера имела на каждый борт 27+32+31=90 (т.о., всего 180) гребцов, 12-30 воинов, 10-12 матросов. Гребцами и матросами управлял келейст, триерой в целом командовал триерарх.
Гребцы, которые находились на самом нижнем ярусе триеры, то есть ближе всего к воде, именовались таламитами. Обычно их было по 27 на каждой стороне. Порты, прорубленные в бортах для их весел, находились очень близко к воде и даже при небольшом волнении захлестывались волнами. В этом случае таламиты втягивали весла внутрь, а порты задраивались кожаными пластырями (греч.аскома).
Гребцы второго яруса назывались зигитами (32 с каждой стороны). И, наконец, третьего яруса – транитами. Весла зигитов и транитов проходили через порты в парадосе – специальном коробчатом расширении корпуса выше ватерлинии, который нависал над водой. Ритм гребцам задавал флейтист, а не барабанщик, как на более крупных кораблях римского флота.
Вопреки кажимости, весла всех трех ярусов имели одинаковую длину. Дело в том, что если рассмотреть вертикальный срез триеры, то окажется, что таламиты, зигиты и траниты расположены не на одной вертикали, а на кривой, которая образована бортом триеры. Таким образом, лопасти весел всех ярусов достигали воды, хотя и входили в нее под разными углами.
Триера была весьма узким кораблем. На уровне ватерлинии она имела ширину около 5 м, что при длине в 35 м дает соотношение длины к ширине 7:1, а при длине 40 м – 8:1. Впрочем, если мерить по ширине палубы или тем более по ширине триеры вместе с парадосом, то есть по максимальному габариту с убранными веслами, то это отношение падает до 5,5-6:1.
Рис. 4. Греческая беспалубная триера со сквозным проходом. Проекции
Длину весел оценивают в 4-4,5 м. (Что, для сравнения, на 1,5-2 м короче, чем сариссы шестой шеренги македонской фаланги.) Относительно скорости триеры существует самые разные мнения. Скептики называют 7-8 узлов максимум. Оптимисты говорят, что удачно построенная триера с отличными гребцами могла держать крейсерскую скорость 9 узлов на протяжении 24 часов. (В предположении, видимо, что каждые восемь часов гребцы одного яруса отдыхают, а двух других – гребут.) Фантасты изобретают немыслимые скорости в 18-20 узлов, что является пределом мечтаний и для броненосца времен русско-японской войны (1904-1905 гг., 14-19 узлов).
Современная реконструкция триеры ("Олимпия") пока что не смогла выжать больше 7 узлов, на чем и основаны доводы скептиков. Я, правда, считаю, что реконструкция – это еще не конструкция. То, что современные англичане сработали электромолотком и киберзубилом ради собственного удовольствия – совсем не то же самое, что проделывали греки тысячу раз ради процветания Афинской Архэ. Готов допустить, что триера с пирейским заводским номером 1001 могла выжать 10 узлов при деятельном содействии Нептуна, а при благосклонности всех олимпийцев и невмешательстве злокозненной Геры достичь божественных 12-ти.
Так или иначе, опыты с "Олимпией" показали: несмотря на невысокую скорость, триера была достаточно энерговооруженным кораблем. Из неподвижного состояния она достигает половины максимальной скорости за 8 секунд, а полного максимума – за 30. Тот же броненосец 1905 г. мог разводить пары 3-6 часов. И это ради того, чтобы просто тронуться с места!
Как и более поздние римские корабли, греческие триеры оснащались буферным тараном-проемболоном и боевым тараном в форме трезубца или кабаньей головы.
Триеры не имели стационарных мачт, но почти все были оснащены одной-двумя (по некоторым источникам, иногда тремя) съемными мачтами. При попутном ветре они быстро монтировались усилиями матросов. Центральная мачта устанавливалась вертикально и растягивалась для устойчивости тросами. Носовая, предназначенная для небольшого паруса (греч.артемон), устанавливалась наклонно, с опорой на акростоль. Третья мачта, столь же короткая, как и носовая, тоже несла небольшой парус и располагалась у самого конца палубы в корме.
Иногда триеры оптимизировались не для морских сражений, а для транспортных перевозок. Такие триеры назывались гоплитагагос (для пехоты) и гиппагагос (для лошадей). Принципиально они ничем не отличались от обычных, но имели усиленную палубу и, в случае гиппагагос, более высокий фальшборт и дополнительные широкие сходни для лошадей.
Биремы и триеры стали основными и единственными универсальными кораблями классического периода (IV-V вв. до н.э.). Одиночно и в составе небольших эскадр они могли выполнять крейсерские функции, то есть вести разведку, перехватывать неприятельские торговые и транспортные суда, доставлять особо важные посольства и разорять вражеское побережье. А в крупных сражениях главных сил флота (Саламин, Эгоспотамы) триеры и биремы выступали как линейные корабли, то есть использовались в линейных построениях (2-4 линии по 15-100 кораблей) и боролись с себе подобными по классу целями.
При этом в качестве вспомогательных кораблей, авизо (посыльных судов) и рейдеров продолжали использоваться одноярусные галеры (униремы), наследники архаических триаконторов и пентеконторов.
Рис. 5. Поздний греческий пентеконтор
Наиболее крупным кораблем, построенным в Античности, считается полумифическая тессераконтера (иногда просто "тессера"), которая была создана в Египте по приказанию Птолемея Филопатора. Якобы она достигала 122 м длины и 15 м ширины, несла 4000 гребцов и 3000 воинов. Некоторые исследователи полагают, что это скорее всего был огромный двухкорпусный катамаран, между корпусами которого была сооружена грандиозная площадка для метательных машин и воинов. Что же касается гребцов, то, скорее всего, на каждое грандиозное весло этой плавучей крепости приходилось по 10 человек.
Материал предоставлен сайтом"X Legio. Боевая техника древности".
<<<назад
war-ellada.narod.ru
Парусные суда и их история.
«Олимпия» – воссозданная триера, во время плавания в заливе Сароникос, где около 2,5 тыс. лет
назад афинский флот из таких кораблей наголову
разбил персидский флот. Длина корабля – 36,8 м,
ширина – 5,4 м и высота (от киля до тентовой
палубы) – 3,6 м. Полное водоизмещение – 45 т.
* * *
Эта статья впервые была опубликована в журнале “Scientific American” (русское издание –
“В мире науки”) №6 за 1989 г.
В июне 1987 г. вблизи древнего
афинского порта Пирей был спущен
на воду полностью реконструированный греческий военный корабль,
называемый триерой¹. Последний
корабль такого типа был построен
более 2000 лет назад. При испытании нового корабля в открытом море команда из
170 гребцов различных национальностей, имеющих разную физическую подготовку,
развила на «Олимпии» (так назвали это судно) поистине спринтерскую скорость в 7
узлов. Радиус циркуляции корабля при полной скорости оказался
равным 1,25 длины его корпуса, или
около 46 м. Эти данные соответствуют сведениям, содержащимся в древних описаниях
прекрасных мореходных качеств трирем. Пожалуй,
о самом замечательном из них рас-
сказывает Фукидид. По его словам,
в 427 г. до н. э. такой корабль
совершил немногим более чем за
одни сутки 340-километровый без-
остановочный переход из Афин в Митилини, развив при этом среднюю
скорость порядка 7,5 узлов.
В древности эти высокоманевренные корабли имели бронзовый
таран, которым в бою пробивались
корпуса вражеских кораблей. В
480 г. до н. э. греки одержали на
триерах победу при Саламине над
превосходящими силами персидского флота. Это было одно из самых
значительных сражений в истории
Древней Греции; в случае поражения
греки оказались бы под персидским
игом, и тогда не было бы ни одно-
го из относящихся к более позднему периоду культурных достижений
Греции, и в частности Афин. После
этого триеры оставались на вооружении греков еще на протяжении полутора столетий и играли важную
роль в системе обороны страны и
защите торгового судоходства от
пиратов, которых было немало на
просторах Средиземного моря. Тем
самым они способствовали созданию
благоприятных условий для развития в Афинах искусства, литературы и философии, т. е. всего того,
что затем в качестве ценнейшего
наследия перешло от Греции более
поздним цивилизациям. Но, не-
смотря на это, современная наука
располагает лишь скудными сведениями об этих замечательных кораблях. До нас не дошли остатки триер, а литература и искусство дают лишь отрывочные сведения по этому вопросу.
Начиная с эпохи Возрождения, ученые ведут споры относительно действительной формы и технических характеристик триер. За последние
70 лет Джону Моррисону из Кембриджского университета удалось выяснить многие важные вопросы. К началу 80-х годов Моррисон собрал и проанализировал достаточное количество древних литературных, эпиграфических и иллюстративных данных, чтобы получить убедительное представление о принципиальной конструкции триер. Примерно к этому же периоду относятся и мои собственные изыскания в области конструкции военных кораблей. Кроме того, подводные раскопки, проведенные в 70-х годах в окрестностях Марсалы (Сицилия) Онором Фростом из Морского научно-исследовательского общества в Лондоне, позволили получить новые важные сведения о форме и устройстве длинных весельных кораблей, плававших в водах древнего Средиземноморья. Все эти данные позволили прийти к более определенным выводам о конструкции таких кораблей.
В 1981 г. Фрэнк Уэлш, банкир и писатель из Суффолка, в течение долгого времени занимавшийся данным вопросом, предложил создать полномасштабную модель корабля. К тому времени мы с Моррисоном также пришли к выводу о том, что настало время для практического воплощения этой идеи. Финансовые средства, выделенные главным образом греческими властями, позволили в 1987 г. завершить строительство «Олимпии» на одной из судоверфей в Пирее.
После проведения расчетных, исследовательских и строительных работ, на которые ушло 5 лет, корабль был построен. Нет сомнения, что триера могла появиться в VII в. до н. э. только в результате упорных и заслуживающих всяческого восхищения усилий, предпринятых в Древней Греции и, возможно, в других частях восточного Средиземноморья. Теперь известно, что древние кораблестроители сумели создать оптимальную конструкцию корабля, имея в своем распоряжении ограниченный набор материалов и методов строительства и не обладая современными знаниями в области гидростатики, остойчивости корабля, строительной механики и физики. И в самом деле, факты свидетельствуют о том, триеры были самыми быстроходными из всех когда-либо построенных весельных судов. Можно даже говорить о том, что техника древнегреческих корабелов достигла уровня, едва превзойденного только во второй половине XVIII столетия.
* * *
Строительство «Олимпии» обошлось почти в 700 тыс. долл. и заняло два года. В 482 г. до н. э. в Афинах с населением около 250 тыс. жителей имелось около 200 триер. Судя по всему, эти корабли играли главную роль в системе вооружения, частично предназначавшегося для удовлетворения самых насущных потребностей морской войны с соперничающим городом-государством Эгиной, но в основном для отражения ожидавшегося второго нашествия персов. Наличие столь мощного флота свидетельствует о возможностях древних греков сумевших организовать строительство кораблей в таких масштабах. К сожалению, хотя в этом и нет ничего удивительного, поскольку в Древней Греции не было промышленной документации, до нас не дошло каких-либо сведений о том, как практически осуществлялась эта обширная программа.
Древние источники свидетельствуют о том, что строительство триер могли себе позволить только наиболее богатые города-государства на территории континентальной Греции и Сицилии, а в Малой Азии те из них, которые пользовались материальной поддержкой Персии. Остальным приходилось довольствоваться 50-весельными пентеконторами.
Города, обладавшие такими дорогостоящими кораблями, наверняка имели военное преимущество, которое они не могли себе обеспечить никакими другими средствами. Теоретические расчеты основных ходовых качеств триер и их, гораздо меньших по размеру предшественников показали, что по маневренности, этой столь важной боевой характеристике кораблей, практически единственным вооружением, которых являлся таран, триеры лишь незначительно уступали гораздо более экономичным пентеконторам.
Таким образом, основными преимуществами триер были их более высокая скорость и многочисленный экипаж. На веслах скорость триер могла примерно на 30% превышать скорость пентеконторов. Они наверняка могли настигать корабли всех других известных в то время типов, что позволяло вести наступательную тактику в бою. То обстоятельство, что триеры имели более многочисленный экипаж, могло, вероятно, обеспечивать военное преимущество на берегу; у нас нет сведений о том, что гребцы когда-либо участвовали в захвате вражеских кораблей на море².
Как это ни удивительно, но непосредственным предшественником триеры был, по-видимому, пентеконтор, приводимый в движение усилиями 12 и 13 гребцов, сидевших рядами друг над другом вдоль каждого борта корабля. В литературе нет сведений о существовании какого-либо типа корабля промежуточного размера, хотя в “Илиаде” и имеются неясные намеки на то, что был какой-то корабль с 60 гребцами, размещавшимися на двух уровнях на каждом борту. Почему же, в таком случае, произошел столь резкий скачок от пенетконторов к триерам, которые сильно отличались от первых и по размерам, и по стоимости? Историкам, возможно, когда-нибудь и удастся пролить свет на этот вопрос³.
* * *
Проведенные более 100 лет назад раскопки фундаментов сотен мастерских по строительству триер в Зее в окрестности Пирея показали, что ширина триер была не более 5,6 м, а длина около 37 м. Из сохранившихся надписей известно, что на корабле находились 170 гребцов, капитан, около десятка матросов и офицеров, а также 14 солдат и лучников. Литературные источники сообщают, что гребцы размещались в три ряда с каждого борта: 31 человек в первом и по 27 в двух других. Сидели они, скорее всего, на жестко закрепленных, а не скользящих местах. Неясно одно, каким образом такое количество гребцов могло быть размещено в столь ограниченном пространстве. Активно обсуждался также вопрос о том, могли ли триеры развивать такую высокую скорость (не менее 9,5 узлов) только за счет усилий гребцов, как это явствует из письменных источников, или же для этого дополнительно использовали паруса.
Проектирование «Олимпии» еще только начиналось, когда в журнале “Scientific American” появилась последняя из серии статей по данной проблеме, авторами которой были Бернард Фоули и Вернер Зёдель. В этой статье авторы привели установленные ими некоторые важные обстоятельства, относящиеся к триере. Они правильно указывают, что для своих размеров корабль отличался исключительной легкостью. По их оценкам, при длине около 40 м водоизмещение триеры составляло “менее 40 т”. Позднее они указали еще меньшую цифру. Все ранее построенные в чертежах модели были гораздо массивнее, и это свидетельствовало о том, что их авторы недооценили конструктивное совершенство этого типа корабля. Фоули и Зёдель обратили также внимание на подтвержденную другими данными скорость и маневренность триеры, которые в значительной степени определялись небольшим водоизмещением корабля. Они, однако, не подтвердили своих выводов расчетами его скорости и энергетических возможностей.
Было очевидно, что одних литературных и эпиграфических, а
также отраженных в произведениях искусства данных недостаточно для полной
характеристики триремы. Необходимо было определить форму корпуса и общую
конструкцию судна. Эти важные сведения недавно были получены археологами в
результате поисковых работ, проведенных ими на дне Средиземного моря. Им удалось
установить форму корпуса и конструкцию как парусных торговых, так и длинных
весельных судов. Все эти данные, с учетом физических законов, позволили с большой точностью определить форму корпуса и устройство трирем.
Конструкция корабля была чрезвычайно компактной, поэтому специалисты надеялись, что ответы на некоторые невыясненные вопросы будут получены непосредственно в процессе воссоздания корабля. Так, например, считалось общепризнанным, что для обеспечения остойчивости на триерах располагали балласт, поскольку триера имела достаточно большую высоту над водой, чтобы можно было разместить гребцов в три яруса. Однако в древних описаниях морских сражений имеются упоминания о том, что победители оттаскивали обломки разбитых вражеских кораблей с места битвы. Кроме того, греческое слово, обычно переводимое как “затонувший”, может также означать “затопленный”. Как указывал в 1841 г. Огастин Ф.Б.Крьюз в Британской энциклопедии, “корабли, о которых говорили как о затонувших, очевидно, просто пробивали и топили”. В этом случае они или совсем не имели балласта, или же он был недостаточно тяжел, чтобы увлечь деревянные конструкции корабля на морское дно. Кроме того, балласт утяжелял бы корабль, что было нежелательным для такого быстроходного судна. Вот почему в процессе реконструкции корабля специалисты с удовлетворением убедились в том, что для сохранения остойчивости триеры совсем не нуждались в балласте. Из этого, в частности, следует, что вероятность обнаружить обломки триер на дне Средиземного моря в наши дни весьма незначительна, и поэтому мы не можем рассчитывать на важные находки.
* * *
При воссоздании облика триеры мы особо тщательно подходили к правильному расчету корпуса, поскольку водоизмещение и положение ватерлинии корабля в основном определяются формой и массой корпуса. В свою очередь эти характеристики в прошлом определялись техникой строительства древних судов. Процессу восстановления очень помогли обнаруженные Фростом остатки длинных весельных судов.
Во всех ранее предлагавшихся вариантах реконструируемых триер конструкции корпусов содержали ошибки: они были чрезмерно массивны, поскольку их рассчитывали по образцу средневековых галер или более поздних деревянных судов, и, кроме того, они несли балласт. Для всех традиционных конструкций деревянных кораблей их корпуса получали возведением остова (киля, форштевня и ахтерштевня) с последующим закреплением поперечных элементов (шпангоутов) Затем корпус снаружи, а часто и изнутри обшивали досками, которые прибивали гвоздями или привинчивали болтами. Корпус герметизировали, для чего швы между досками конопатили волокнистым материалом, например хлопчатобумажными или пеньковыми жгутами. Внутри остова также имелись массивные продольные элементы: кильсон над килем и клямсы, или привальные брусья, под торцами палубных бимсов на каждом борту корабля. Таким образом, сначала возводили остов, а затем обшивку корабля.
В древнем Средиземноморье вплоть до второй половины первого тысячелетия н. э. корабли и лодки строили совершенно иначе. Их начинали с обшивки и затем последовательно переходили к внутренним частям. И далеко не все такие методы известны нам. При такой технике доски крепили друг к другу кромками, с их постепенным наращиванием снизу вверх, начиная от киля. Доски соединяли многочисленными шипами из твердых пород дерева, которые плотно заделывали в углубления, или гнезда, вырезанные в кромках досок. Шипы замыкали двумя штифтами, один из которых проходил через нижнюю доску в нижнее отверстие шипа, другой – через верхнюю доску в верхнее отверстие шипа (см. Рис. 2). Такой способ весьма трудоемок, однако он обеспечивал очень прочный стык, благодаря чему из досок получалась цельная конструкция корпуса, удовлетворяющая даже современным техническим требованиям и способная выдержать напряжения сдвига в плоскости любого из его элементов. Различные находки остатков древних средиземноморских кораблей подтвердили предположение о широком применении в кораблестроении стыковых соединений.
По сравнению с техникой кораблестроения, когда сначала возводили остов, описанный выше способ позволял делать обшивку более тонкой, поскольку он обеспечивал большую прочность. Да и сам корабль мог быть не столь массивным, так как в этом случае шпангоуты были предназначены лишь для придания жесткости корпусу с учетом местной и общей деформации. Шпангоуты можно было постепенно, по мере готовности корпуса, вставлять в него, обычно тремя несоединенными между собой ярусами. В данном случае они уже не нужны были для стягивания досок, как это имеет место в современных, хотя и более экономичных, но менее элегантных по замыслу конструкциях. Триера могла вмешать 170 гребцов, поскольку внутри ее не было больших продольных и поперечных связей.
* * *
Поперечное сечение корпусов древних кораблей имело форму сечения бокала, обеспечивающую надежное крепление штифтами тех шипов, которые соединяли киль с доской шпунтового пояса4. Кроме того, при данной форме корпуса водоизмещение корабля уменьшалось примерно до 40 т, что весьма немного, если учесть, что его длина по ватерлинии была более 30 м. У современного корабля с плоским днищем и прочной скуловой частью, но при той же осадке и ширине, объем погруженной части был бы значительно больше, и водоизмещение корабля увеличилось бы, по меньшей мере, до 70 т.
В процессе работ по воссозданию корабля мы обнаружили, что форма сечения корпуса и способ его строительства были обусловлены и рядом других требований. Применяемая система стыков и штифтов была необходима для обеспечения сопротивления сдвигающим нагрузкам, возникающим из-за неравномерного распределения массы и плавучести по длине относительно узкого и длинного корпуса. Кроме того, корпус в сечении на уровне ватерлинии был довольно широким, что обеспечивало кораблю хорошую остойчивость. В то же время такое сечение корпуса позволяло довольно свободно размешать гребцов, каждый ряд которых располагался ближе к борту и сидел выше по сравнению с нижним рядом. Удлиненный киль ниже основной части днища обеспечивал сопротивление дрейфу и за счет этого корабль уверенно маневрировал под парусами.
Мы обнаружили, что длинный корпус триеры должен был выдерживать растягивающие и изгибающие напряжения, которые приближались к предельным для деревянных конструкций. Однако, ее корпус не имел палубы, которая была бы включена в обеспечение общей продольной прочности корабля и тем самым предотвращала его переламывание на волнении. С этой целью на триерах вдоль всего судна туго натягивали льняные канаты (так называемые гипозоматы), которые затем дополнительно закручивали для усиления натяжения, с тем чтобы уменьшить растягивающие напряжения вдоль верхних кромок корпуса. Во время опытов на небольшой модели корабля мы обнаружили, что такие канаты под постоянной нагрузкой провисают и неожиданно рвутся, поэтому вместо них было решено использовать канаты из искусственного волокна. Из-за недостатка времени нам не удалось решить некоторые проблемы, которые возникали при использовании таких канатов на модели в натуральную величину, поэтому мы временно использовали стальные тросы.
* * *
Основным достоинством триеры была ее быстроходность. В процессе реконструкции мы обнаружили, что длина и форма корпуса корабля в полной мере способствовали преодолению различных видов сопротивления, которые мешали его движению в воде. Для всех судов основные помехи обусловлены вязкостью воды (сопротивлением трения). Она пропорциональна смоченной площади корпуса и его шероховатости, являясь одновременно функцией скорости. Как показали Фоули и Зёдель, волны, возникающие при движении судна по воде, являются вторым источником сопротивления. На малом ходу влияние таких волн пренебрежимо мало, на большой же скорости на них приходится уже основная часть суммарного сопротивления5.
Волновое сопротивление зависит от формы корпуса, его водоизмещения, а также от длины и скорости корабля. При перемещении корабля в его носовой и кормовой частях, а также вокруг него непрерывно образуются волны определенного профиля. Они перемещаются вместе с кораблем, начинаясь с гребня в носовой, и подошвы в кормовой части. При увеличении скорости корабля носовые и кормовые волны чередуются между собой, попеременно находясь, то в одной, то в разных фазах. Волновое сопротивление увеличивается со скоростью, и быстрее всего в тот момент, когда носовые волны находятся в фазе с кормовыми и усиливают их. В этом режиме для увеличения скорости корабля приходится затрачивать очень большую мощность. И наоборот, когда носовые волны находятся в противофазе с кормовыми, последние частично гасятся, сопротивление возрастает не столь быстро, и корабль легче увеличивает скорость6.
Эффективная
мощность, необходимая для движения «Олимпии» с разными скоростями, была рассчитана на модели корабля в Национальном техническом университете в Афинах. Светлый участок соответствует мощности, расходуемой на преодоление сопротивления трения, темный – на преодоление волнового сопротивления. Из графика видно, что при скорости 7 узлов, которую удалось развить на корабле в 1987 г., максимальная эффективная мощность составляла 10,5 кВт или 0,062 кВт на каждого гребца. Если бы экипажу корабля удалось добиться результатов, которые показывают легкие спортивные каноэ ВМС США (0,128 кВт на каждого гребца или 21,8 кВт для всего экипажа), то триера с поднятыми рулями могла бы двигаться со скоростью 9,3 узла.
Таким образом, длина судна, а также его скорость влияют на взаимодействие носовых и кормовых волн и тем самым на волновое сопротивление. Примечательно, что при данной длине триеры и скорости, близкой к максимальной (9,5-11 узлов), волновое сопротивление увеличивается лишь незначительно, и тогда триера под веслами способна на короткий спринтерский рывок. По моим расчетам, очередное медленное повышение волнового сопротивления наступает при увеличении длины корабля примерно на половину. В этом случае на нем должно быть примерно 250 гребцов. При всем этом скорость увеличилась бы лишь незначительно. Вообще же такая попытка обречена на неудачу, поскольку невозможно добиться такой прочности на изгиб, при которой столь длинный корабль не развалился бы на части. Итак, триера имела именно такую длину, при которой она могла развивать максимальную скорость.
* * *
Ходовые качества триеры определяются, безусловно, не только ее размерами, формой и конструкцией, но также и мощностью, развиваемой 170 гребцами, возможным соотношением между требуемой эффективной мощностью и скоростью корабля, а также динамическими характеристиками весел, которые управляются с неподвижных сидений на идущем с большой скоростью корабле. Для движения триеры с максимальной скоростью необходимо, чтобы весла имели строго заданную массу, правильную балансировку, соответствующую площадь лопастей и определенное “передаточное число”, т. е. отношение длины наружной части весла от его уключины к длине внутренней части. Для получения хороших весел все эти параметры имеют первостепенное значение, что известно каждому гребцу – участнику спортивных гонок. Это в равной степени справедливо и для весел, использовавшихся на триремах. В большинстве гипотетических проектов по реконструкции триер их авторы, пренебрегая конструкцией весел, предъявляли чрезмерные требования к самим гребцам.
Из инвентарных описей военно-морских верфей в древних Афинах, некоторые из которых были выгравированы на найденных в Пирее каменных табличках, известно, что в третьей четверти IV в. до н. э. весла триер имели длину 9 и 9,5 локтей (соответственно 4,0 и 4,22 м). На каждом таком весле сидел один гребец, а более короткие весла использовались по концам судна. По сведениям римского инженера и архитектора Витрувия (I в. до н. э.), расстояние между двумя соседними веслами было равно двум локтям (0,888 м). Кроме того, два древних изображения дают, как полагают, весьма достоверную схему расположения гребцов. На ленормановском рельефе из Акрополя, выполненном на известняке изображении V в. до н. э., приведен частичный профиль триеры, а на вазе из Руво, аттическом кратере с красными фигурами, изображены аргонавты на борту корабля, который Моррисон определяет как триеру. Видны отверстия для весел нижних рядов, а также кронштейны выносных уключин для верхних весел.
Расчеты показали, что при максимально возможном размахе весельных рукоятей 0,85 м и при 50 гребках в минуту, обеспечивающих эффективную работу весел заданной длины, для достижения скорости 9,5 узлов передаточное число весел должно быть достаточно большим, порядка 3:1. Кроме того, для обеспечения достаточной остойчивости полностью груженому кораблю с центром тяжести 0,8 м над ватерлинией ширина корпуса на ее уровне должна быть около 3,7 м. Самый нижний ряд весел должен находиться на высоте не менее 0,4 м над водой, что обеспечивает их эффективную работу при нормальном состоянии морской поверхности (но даже в этом случае отверстия для этих весел приходилось защищать кожаными манжетами). Эксперименты, проведенные на гребной модели в натуральную величину, показали, что весла верхнего ряда должны иметь наклон относительно горизонтали под углом менее 35°. При большем наклоне весла работают менее эффективно.
Указанные характеристики весельного механизма позволили разрешить давний спор относительно того, надо ли было для достижения максимальной скорости корабля дополнительно использовать паруса. Ответ был отрицательным. За исключением случаев, когда имел место необычный ветровой режим, корабль под парусами испытывал бы очень сильный крен, рукояти весел у гребцов нижнего ряда упирались бы в колени, и лопасти нельзя было бы поднять над волнами.
* * *
Какую мощность могли развивать гребцы триремы? Данных о возможностях гребцов, сидящих на жестко закрепленных местах, очень мало. Некоторые сведения получены по результатам соревнований легких гоночных каноэ ВМС США, снабженных такими сиденьями, на дистанции 3 морских мили. Модель такой каноэ была испытана на сопротивление в опытовом бассейне. Испытания показали, что на дистанции 3 мили при скорости 7 узлов экипаж 12-весельной каноэ развивал эффективную мощность 2,05 л.с. (1,53 кВт), т. е. 0,128 кВт на одного гребца.
Бронзовый таран триеры «Олимпия» и его крепление к корпусу судна сделаны по археологической находке из Атлита около Хайфы (Израиль)
Если бы все гребцы триеры обладали такими же возможностями, что и спортсмены современных ВМС, тогда их экипаж из 170 человек мог в течение 25 мин (продолжительность гонок на каноэ) развивать мощность 21,76 кВт. Наши расчеты показали, что при такой мощности корабль мог идти со скоростью 9,3 узла при обоих поднятых или 8,6 узла при полностью погруженных рулях, что было необходимо
для быстрого выполнения различных маневров. В 1987 г. на ходовых испытаниях с командой довольно разнородного состава «Олимпию» удалось разогнать на короткой дистанции почти до 7 узлов. Этому предшествовала короткая тренировка в течение всего лишь 25 ч. Рули при этом были полностью погружены в воду.
Во время испытаний максимальная эффективная мощность на одного гребца составила 0,062 кВт, т. е. половину той, которая развивалась средним гребцом на каноэ. Однако надо учитывать то обстоятельство, что проблема заключалась не только в разной физической подготовке экипажа триеры, но и разной длине ног гребцов, а также в том, что они по-разному привыкали к неподвижным сиденьям. Последнее обстоятельство вынуждало гребцов сильно отклонять тело, чтобы обеспечить необходимый размах весел (при подвижных сиденьях ноги можно передвигать на большое расстояние, поэтому и не приходится так сильно отклонять тело). Кроме того, весла были совсем не сбалансированы, в связи, с чем каждому гребцу приходилось дополнительно затрачивать почти 20 Вт энергии только на их подъем из воды. Во второй серии испытаний в 1988 г., после некоторой тренировки, удалось добиться скорости около 9 узлов. В общем, скорость корабля в первую очередь определялась опытом гребцов, приобретенным ими во время тренировок.
После нескольких испытаний стало ясно, что эффективная работа гребцов непосредственно зависит от правильного устройства весел. Кроме того, на реконструируемом корабле они, безусловно, должны быть изготовлены по древней технологии, поэтому для них нельзя использовать водонепроницаемые клеящие составы и набирать их из нескольких секций. Древние источники указывают, что для этой цели использовали такие породы, как ель, преимущество которой заключается в легкости и высокой прочности. При 50 гребках в минуту движущееся весло приобретает достаточную кинетическую энергию, что позволяет свести к минимуму момент весла относительно точки его вращения.
При передаточном числе 3:1 правильно сбалансировать весла можно только в том случае, если они либо изготовлены из ели или аналогичных пород деревьев, либо имеют уравновешенные весельные рукояти. Однако, уравновешивание приведет к увеличению массы весел и поэтому вряд ли окажется приемлемым (это не представляется невозможным; современные весла имеют балансиры, в качестве которых выступает т.н. валёк – прим. ред.). Кроме того, древние источники ничего не говорят об этом способе, хотя при его широком распространении они вряд ли обошли бы это обстоятельство молчанием. И, наконец, при указанном передаточном числе и правильной балансировке рукояти весла, позволяющей поднимать его из воды с ориентированным вниз усилием не более 3,63 кг, характерным для спортивных весел, плавучесть его лопасти надо было выдерживать на уровне немногим более 1,2 кг. Это обеспечило бы плавучесть погруженных в воду лопастей даже в том случае, когда гребцы не держатся за рукояти. По этой причине лопасти должны иметь небольшой объем, что, вряд ли возможно без чрезмерного уменьшения их площади или толщины для обеспечения механической прочности.
Возможность движения корабля со скоростью более 9,5 узлов зависит в первую очередь от мастерства экипажа и оптимальной конструкции весел. Необходимо также обеспечить плавность обводов корпуса. Пройдет, безусловно, какое-то время, прежде чем экипаж «Олимпии» приобретет надлежащий опыт и сноровку для того, чтобы корабль мог состязаться со своими древними предшественниками. В настоящее время специалисты все еще занимаются поисками правильной конструкции весел. То, что такие поиски приходится предпринимать, подтверждает степень совершенства триеры, на которой были достигнуты такие замечательные результаты.
* * *
В процессе воссоздания триеры и демонстрации ее соответствия данным, почерпнутым из археологических, литературных и изобразительных источников, нам удалось успешно выдержать первый тур проверки подлинности воссозданного корабля. Остается убедиться в возможности достижения на ней таких ходовых качеств, о которых говорится в древних письменных источниках и которые подтверждаются физическими законами и экспериментальными данными. Одна из целей заключается в достижении устойчивой скорости 7,5 узлов в течение суток, что позволит убедиться в правдивости легендарного 24-часового перехода из Афин в Митилини. Следующая цель – это достижение 9,5 узлов на протяжении трех морских миль, т. е. такой скорости, с которой ходят спортивные каноэ ВМС США.
В течение двух последних лет «Олимпия» в водах Эгейского моря убедительно и к всеобщему удовлетворению доказала свою высокую маневренность. Хотя проведенные испытания и не были успешными по всем параметрам, однако, они дали ценные результаты по проверке возможностей корабля идти задним ходом. Этот маневр был важен не только для освобождения от протараненного вражеского корабля, но и во многих других ситуациях, с которыми приходилось сталкиваться в морском бою. Одна из задач состоит в измерении параметров маневренности и переводе их на язык компьютерных моделей. Это позволит поставить процесс исследования триер на строгую математическую основу. Необходимо также тщательно изучить ходовые качества «Олимпии» под парусами, однако уже сейчас ясно, что и в этом случае она ведет себя гораздо лучше, чем можно предположить, глядя на это внешне примитивное квадратное полотнище. Полное изучение вопроса позволит понять тактику использования флота в древнем Средиземноморье.
Ввиду того что триера являлась прототипом многих более крупных весельных военных кораблей, знания, полученные при ее восстановлении, позволят рассчитать и, возможно, провести аналогичные работы с наиболее важным из позднейших судов, а именно квинкверемой – трехъярусным кораблем с двумя гребцами на каждом весле в двух верхних рядах. В конечном счете, мы надеемся, что после воссоздания и испытания «Олимпии», а затем, возможно, и аналогичных судов, нам станут более понятными и зримо ощутимыми проблемы реализации морской мощи в Средиземноморье, которая столь решительным образом определяла ход истории в классический период Древней Греции.
flot7.narod.ru
Военное дело Древней Греции
Трирема вновь в открытом море (часть 1)
В
результате многолетней кропотливой работы удалось воссоздать легендарный
греческий военный корабль. Морские испытания показали, что он действительно мог
развивать рекордную скорость, о которой повествуют древние хроники
Джон Ф. Коутс
Рис.1. “Олимпия”, восстановленная трирема, во время плавания в заливе Сароникое, где около 2,5 тыс. лет назад афинский флот из
таких кораблей наголову разбил персидский флот. Длина корабля – 36,8, ширина –
5,4 и высота (от киля до тентовой палубы) – 3,6 м. Полное водоизмещение – 45 т.
В июне
1987 г. вблизи древнего афинского порта Пирей был
спущен на воду полностью восстановленный греческий военный корабль, называемый
триремой. Последний корабль такого типа был построен более 2000 лет назад. При
испытании нового корабля в открытом море команда из 170 гребцов различных
национальностей, имеющих разную физическую подготовку, развила на “Олимпии”
(так назвали это судно) поистине спринтерскую скорость в 7 узлов (13 км/ч).
Радиус поворота корабля при полной скорости оказался равным 1,25 длины его
корпуса, или около 46 м. Эти данные соответствуют сведениям, содержащимся в
древних описаниях прекрасных мореходных качеств трирем.
Пожалуй, о самом замечательном из них рассказывает Фукидид. По его словам, в
427 г. до н. э. такой корабль совершил немногим более
чем за одни сутки 340-километровый безостановочный переход из Афин в Митилини с расчетной крейсерской скоростью 7,5 узлов.
В древности эти высокоманевренные суда имели
бронзовый таран, которым в бою пробивались корпуса вражеских кораблей. В 480 г.
до н. э. греки одержали на
триремах победу при Саламине над превосходящими
силами персидского флота. Это было одно из самых значительных сражений в
истории западных стран; в случае поражения греки оказались бы под персидским
игом, и тогда не было бы ни одного из относящихся к более позднему периоду
культурных достижений Греции, и в частности Афин. После этого триремы
оставались на вооружении греков еще на протяжении полутора столетий и играли
важную роль в системе обороны страны и защите торговых судов от пиратов,
которых было немало на просторах Средиземного моря. Тем самым они
способствовали созданию благоприятных условий для развития в Афинах искусства,
литературы и философии, т. е. всего того, что затем в качестве ценнейшего наследия
перешло от Греции западному миру. Но, несмотря на это, современная наука
располагает лишь скудными сведениями об этих замечательных кораблях. До нас не
дошли остатки трирем, а литература и искусство дают лишь отрывочные сведения по
этому вопросу.
Рис.2. Виды сбоку, сверху и в разрезе “Олимпии” приведены в одном масштабе.
Все 170 гребцов размещались в три ряда с каждого борта корабля: по 31 человеку
в верхних и по 27 человек в двух нижних рядах. Схема размещения имеет
V-образную форму: гребцы самого нижнего ряда находились дальше, а верхнего –
ближе всего к борту. Уключины самых верхних весел вставлялись в выносные
кронштейны. Места гребцов верхних и нижних рядов имели наклон к борту в несколько градусов, с тем, чтобы
верхушки весел были на равных расстояниях друг от друга.
Начиная с эпохи Возрождения, ученые ведут споры
относительно действительной формы и технических характеристик трирем. За
последние 50 лет Джону Моррисону из Кембриджского
университета удалось выяснить многие важные вопросы. К началу 80-х годов Моррисон собрал и проанализировал достаточное количество
древних литературных, эпиграфических и иллюстративных данных, чтобы получить
убедительное представление о принципиальной конструкции трирем. Примерно к
этому же периоду относятся и мои собственные изыскания в области конструкции
военных кораблей. Кроме того, подводные раскопки, проведенные в 70-х годах в
окрестностях Марсалы (Сицилия) Онором Фростом из Морского научно-исследовательского общества в
Лондоне, позволили получить новые важные сведения о форме и устройстве длинных
весельных кораблей, плававших в водах древнего Средиземноморья. Все эти данные
позволили прийти к более определенным выводам о конструкции таких кораблей.
В 1981 г. Фрэнк Уэлш,
банкир и писатель из Суффолка, в течение долгого времени изучавший триремы,
предложил создать полномасштабную модель корабля. К тому времени мы с Моррисоном также пришли к выводу о том, что настало время
для практического воплощения этой идеи. Финансовые средства, выделенные главным
образом греческими властями, позволили в 1987 г. завершить строительство “Олимпии”
на одной из судоверфей в Пирее.
Рис.3. Корпус корабля в древнем Средиземноморье сооружали из досок,
которые соединяли шипами, вставленными в гнезда, вырезанные в кромках досок.
Каждый шип фиксировали двумя штифтами. Корпус начинали возводить от киля,
обшивая досками остов из брусьев.
После проведения расчетных, исследовательских и
строительных работ, на которые ушло 5 лет, был создан корабль, конструкция
которого оказалась довольно мощной. Нет сомнения, что трирема
могла появиться в VII в. до н. э. только в результате упорных и заслуживающих
всяческого восхищения усилий, предпринятых в Древней Греции и, возможно, в
других частях восточного Средиземноморья. Теперь известно, что древние
кораблестроители сумели создать оптимальную конструкцию корабля, имея в своем
распоряжении ограниченный набор материалов и методов строительства и не обладая
современными знаниями в области гидростатики, остойчивости корабля,
строительной механики и физики. И в самом деле, факты свидетельствуют о том,
что триремы были самыми быстроходными из всех когда-либо построенных весельных
судов. Можно даже говорить о том, что техника древнегреческих корабелов
достигла уровня, едва превзойденного только во второй половине XVIII столетия.
Строительство
“Олимпии” обошлось почти в 700 тыс. долл. и заняло два года. В 482 г. до н. э. в Афинах с населением
около 250 тыс. жителей имелось около 200 трирем. Судя по всему, эти корабли играли
главную роль в системе вооружения, частично предназначавшегося для
удовлетворения самых насущных потребностей морской войны с соперничающим
городом-государством Эгиной, но в основном для
отражения ожидавшегося второго нашествия персов. Наличие столь мощного флота
свидетельствует о возможности древних греков организовать строительство
кораблей в масштабах, которые в наше время, в период второй мировой войны, были
реализованы на американских верфях Генри Дж. Кайзером. К сожалению, хотя в этом
и нет ничего удивительного, поскольку в Древней Греции не было промышленной
документации, до нас не дошло каких-либо сведений о том, как практически
осуществлялась эта обширная программ
Рис. 4. Корпус “Олимпии” довольно гладкий, имеет плавные обводы и
обеспечивает небольшую осадку корабля. Отверстия для весел самого нижнего
яруса, расположенные на высоте 40 см от ватерлинии, защищены кожаными рукавами.
Уключины весел самого верхнего ряда вставляли в выносные кронштейны. На
переднем плане автор проекта (в середине) и его коллеги обсуждают форму тарана.
Древние источники свидетельствуют о том, что
строительство трирем могли себе позволить только более богатые города-государства
на территории континентальной Греции и Сицилии, а в Малой Азии те из них,
которые пользовались материальной поддержкой Персии. Остальным приходилось
довольствоваться 50-весельными пентеконтерами.
Города, обладавшие такими дорогостоящими кораблями, наверняка имели военное
преимущество, которое они не могли себе обеспечить никакими другими средствами.
Теоретические расчеты основных ходовых качеств трирем
и их, гораздо меньших по размеру предшественников показали, что по
маневренности, этой столь важной боевой характеристике кораблей, практически
единственным вооружением, которых являлся таран, триремы лишь незначительно
уступали гораздо более экономичным пентеконтерам.
Таким образом, основными преимуществами трирем
были их более высокая скорость и многочисленный экипаж. На веслах скорость
трирем могла примерно на 30% превышать скорость пентеконтеров.
Они наверняка могли настигать корабли всех других известных в то время типов,
что позволяло вести наступательную тактику в бою. То обстоятельство, что
триремы имели более многочисленный экипаж, могло, вероятно, обеспечивать
военное преимущество на берегу; у нас нет сведений о том, что гребцы когда-либо
участвовали в захвате вражеских кораблей на море.
Как это ни удивительно, но непосредственным предшественником
триремы был, по-видимому, пентеконтер, приводимый в
движение усилиями 12 и 13 гребцов, сидевших рядами друг над другом вдоль
каждого борта корабля. В литературе нет сведений о существовании какого-либо
типа корабля промежуточного размера, хотя в “Илиаде” и имеются неясные намеки
на то, что был какой-то корабль с 60 гребцами, размещавшимися на двух уровнях
на каждом борту. Почему же, в таком случае, произошел столь резкий скачок от пентеконтеров к триремам, которые сильно отличались от
первых и по размерам, и по стоимости? Историкам, возможно, когда-нибудь и
удастся пролить свет на этот вопрос.
Проведенные более 100 лет назад раскопки фундаментов сотен
мастерских по строительству трирем в Зее в
окрестности Пирея показали, что ширина триремы была не
более 5,6, а длина около 37 м. Из сохранившихся надписей известно, что на
корабле находились 170 гребцов, капитан, около десятка матросов и офицеров, а
также 14 солдат и лучников.
Литературные источники сообщают, что гребцы размещались в три ряда с каждого
борта: 31 человек в первом и по 27 в двух других. Сидели они, скорее всего, на
жестко закрепленных, а не скользящих местах. Неясно одно, каким образом такое
количество гребцов могло быть размещено в столь ограниченном пространстве.
Активно обсуждался также вопрос о том, могли ли триремы развивать такую высокую
скорость (не менее 9,5 узлов) только за счет усилий гребцов, как это явствует
из письменных источников, или же для этого дополнительно использовали паруса.
Рис.5. Волновое сопротивление возникает в результате взаимодействия
стоячих волн (пунктирные пинии) у носа и кормы. На малом ходу
их влияние незначительно, но при увеличении скорости длина стоячих волн
возрастает, при этом носовые и кормовые волны попеременно находятся то в фазе
(вверху), то в противофазе (в середине). В первом случае сопротивление
увеличивается быстро, во втором – медленно. В определенный момент скорость
корабля достигает величины, при которой половина длины носовой волны
оказывается равной длине корабля (внизу). Эту критическую скорость можно
увеличить, если корпус корабля сделать длиннее.
Проектирование “Олимпии” еще
только начиналось, когда в журнале “Scientific American” появилась последняя из серии статей по данной
проблеме, авторами которой были Бернард Фоули и
Вернер Зёдель (см. Vernard Foley, Werner Soedel. Ancient Oared Warships, “Scientific American”, April
1981). В этой статье авторы привели
установленные ими некоторые важные обстоятельства, относящиеся к триреме. Они
правильно указывают, что для своих размеров корабль отличался исключительной
легкостью. По их оценкам, при длине около 40 м трирема весила “менее 40 т”.
Позднее они указали меньшую цифру. Все ранее построенные в чертежах модели были
гораздо массивнее, и это свидетельствовало о том, что их авторы недооценили
конструктивное совершенство этого типа корабля. Фоули
и Зёдель обратили также внимание на подтвержденную
другими данными скорость и маневренность триремы, которые в значительной
степени определялись небольшой массой судна. Они, однако, не подтвердили своих
выводов расчетами скорости и энергетических возможностей корабля.
Было очевидно, что одних литературных и
эпиграфических, а также отраженных в произведениях искусства данных
недостаточно для полной характеристики триремы. Необходимо было определить
форму корпуса и общую конструкцию судна. Эти важные сведения недавно были
получены археологами в результате поисковых работ, проведенных ими на дне Средиземного
моря. Им удалось установить форму корпуса и конструкцию как парусных торговых,
так и длинных весельных судов. Все эти данные, с учетом физических законов,
позволили с большой точностью (в пределах нескольких сантиметров по поперечному
сечению и нескольких метров по длине) определить форму и устройство трирем.
Конструкция корабля была чрезвычайно компактной,
поэтому специалисты надеялись, что ответы на некоторые невыясненные вопросы
будут получены непосредственно в процессе воссоздания модели судна. Так,
например, считалось общепризнанным, что для сохранения вертикального положения
на поверхности воды на триремах располагали балласт, поскольку трирема имела
достаточно большую высоту над водой, чтобы можно было разместить гребцов в три
яруса. Однако в древних описаниях морских сражений имеются упоминания о том,
что победители оттаскивали обломки разбитых вражеских кораблей с места битвы.
Кроме того, греческое слово, обычно переводимое как “затонувший”, может также
означать “затопленный”. Как указывал в 1841 г. Огастин
Ф.Б. Крьюз в Британской энциклопедии, “корабли, о
которых говорили как о затонувших, очевидно, просто
пробивали и топили”. В этом случае они или совсем не имели балласта, или же он
был недостаточно тяжел, чтобы увлечь деревянные конструкции корабля на морское
дно. Кроме того, балласт утяжелял бы корабль, что было нежелательным для такого
быстроходного судна. Вот почему в процессе реконструкции корабля специалисты с
удовлетворением убедились в том, что для сохранения стабильности триремы совсем
не нуждались в балласте. Из этого, в частности, следует, что вероятность
обнаружить обломки трирем на дне Средиземного моря в наши дни весьма
незначительна, и поэтому мы не можем рассчитывать на важные находки.
Рис.6. Эффективная мощность, необходимая для движения “Олимпии” с
разными скоростями, была рассчитана на модели корабля в Национальном
техническом университете в Афинах. Голубой участок соответствует мощности,
расходуемой на преодоление сопротивления трения, красный – на преодоление
волнового сопротивления. Из графика видно, что при скорости 7 узлов, которую
удалось развить на корабле в 1987 г., максимальная эффективная мощность составляла
10,5 кВт или 0,062 кВт на каждого гребца. Если бы экипажу корабля удалось
добиться результатов, которые показывают легкие спортивные катера ВМС США
(0,128 кВт на каждого гребца или 21,8 кВт для всего экипажа), то трирема с
поднятыми рулями могла бы двигаться со скоростью 9,3 узла.
По закону
Архимеда масса корабля равна массе вытесняемой им воды. Поэтому правильно
рассчитанная модель корабля должна при полной нагрузке держаться на воде на
уровне ватерлинии, так чтобы весла могли свободно работать. При создании модели
триремы мы особо тщательно подходили к правильному расчету корпуса, поскольку
водоизмещение и положение ватерлинии корабля в основном определяются формой и
массой корпуса. В свою очередь эти характеристики в прошлом определялись
техникой строительства древних судов. Процессу восстановления очень помогли
обнаруженные Фростом остатки длинных весельных судов.
Во всех ранее предлагавшихся вариантах
восстанавливаемых трирем конструкции корпусов содержали ошибки: они были
чрезмерно массивны, поскольку их рассчитывали по образцу средневековых галер
или более поздних деревянных судов, и, кроме того, они несли балласт. Для всех
традиционных конструкций деревянных кораблей их корпуса получали возведением
остова (киля, форштевня и ахтерштевня) с последующим закреплением поперечных
элементов наподобие ребер. Затем корпус снаружи, а часто и изнутри обшивали
досками, которые прибивали гвоздями или привинчивали болтами. Корпус
герметизировали, для чего швы между досками конопатили волокнистым материалом,
например хлопчатобумажными или пеньковыми жгутами. Одновременно это
предотвращало наползание досок друг на друга. Внутри
остова также имелись массивные продольные элементы: кильсон над килем и “клямсы”, или “привальные брусья”, под торцами палубных
бимсов на каждом борту корабля. Таким образом, сначала возводили внутренние, а
затем внешние части корабля.
В древнем Средиземноморье вплоть до второй
половины первого тысячелетия н. э. корабли и лодки строили совершенно иначе. Их
начинали с обшивки и затем последовательно переходили к внутренним частям. И
далеко не все такие методы известны нам. При такой технике доски крепили друг к
другу кромками, с их постепенным наращиванием снизу вверх, начиная от киля.
Доски соединяли многочисленными шипами из твердых пород дерева, которые плотно
заделывали в углубления, или гнезда, вырезанные в кромках досок. Шипы замыкали
двумя штифтами, один из которых проходил через нижнюю доску в нижнее отверстие
шипа, другой – через верхнюю доску в верхнее отверстие шипа. Такой способ весьма
трудоемок, однако он обеспечивал очень прочный стык, благодаря чему из досок
получалась цельная конструкция корпуса, удовлетворяющая даже современным
техническим требованиям и способная выдержать сдвигающие напряжения в плоскости
любого из его элементов. Различные находки остатков древних средиземноморских
кораблей подтвердили предположение о широком применении в кораблестроении
стыковых соединений.
Рис.7. Расположение гребцов на восстановленной триреме. Слева –
фронтальное сечение, справа – вид сбоку. Для размещения гребцов в три яруса
корпус должен иметь достаточный развал. Для уключин верхнего ряда весел сделаны
выносные кронштейны, отстоящие от борта на 0,6 м. Гребцы нижнего ряда сидят
дальше от борта, чем гребцы верхнего ряда. Все сиденья наклонены к борту на несколько градусов.
По сравнению с техникой кораблестроения, когда
сначала возводили остов, описанный выше, способ позволял делать обшивку более
тонкой, поскольку он обеспечивал большую прочность. Да и сам корабль мог быть
не столь массивным, так как в этом случае ребра были предназначены лишь для
придания жесткости корпусу с учетом местной и общей деформации. Ребра можно
было постепенно, по мере готовности корпуса, вставлять в него, обычно тремя
несоединенными между собой ярусами. В данном случае они уже не нужны были для
стягивания досок, как это имеет место в современных, хотя и более экономичных,
но менее элегантных по замыслу конструкциях. Трирема могла вмешать 170 гребцов,
поскольку внутри ее не было больших продольных и поперечных брусьев.
Рассмотренный
метод строительства был также обусловлен необходимостью получения достаточно
легкого и компактного (с небольшим водоизмещением) корпуса, который при полной
нагрузке корабля мог устойчиво держаться на заданной ватерлинии. Поперечное
сечение корпусов древних кораблей имело форму сечения бокала, обеспечивающую
надежное крепление штифтами тех шипов, которые соединяли киль с доской шпунтового
пояса (рядом с килем), а также получение жесткой при изгибе балки по центру
корабельного днища. Кроме того, при данной форме корпуса его
площадь под ватерлинией была небольшой, за счет чего водоизмещение корабля
уменьшалось примерно до 40 т, что весьма немного, если учесть, что его длина на
уровне ватерлинии была более 30 м. У современного корпуса с плоским днищем и
прочной скуловой частью, но при той же осадке и ширине, объем погруженной части
был бы значительно больше, и водоизмещение корабля увеличилось бы, по
меньшей мере, до 70 т.
В процессе работ по восстановлению корабля мы
обнаружили, что форма сечения корпуса и способ его строительства были
обусловлены и рядом других требований. Применяемая система стыков и штифтов
была необходима для обеспечения сопротивления сдвигающим нагрузкам, возникающим
из-за неравномерного распределения массы и плавучести по длине относительно
узкого и протяженного корпуса. Тяжелый киль и прилегающие к нему доски,
образующие перегиб в контуре поперечного сечения, обеспечивали необходимую
осадку корпуса и достаточную его прочность на изгиб в продольном направлении.
Кроме того, корпус в сечении на уровне ватерлинии был довольно широким,
одновременно сохраняя низкий объем водоизмещения, что обеспечивало кораблю
хорошую остойчивость. Удлиненный киль ниже основной части днища обеспечивал
сопротивление дрейфу и за счет этого корабль уверенно маневрировал под
парусами. В то же время такое сечение корпуса позволяло довольно свободно
размешать гребцов, каждый ряд которых располагался ближе к борту и сидел выше
по сравнению с нижним рядом. И, наконец, применяемая
форма корпуса облегчала очистку, ремонт и обновление покрытия днища с его
наружной стороны, когда корабль был на стапелях или на суше.
Материал предоставлен сайтом"X Legio.
Боевая техника древности".
Рис.1. “Олимпия”, восстановленная трирема, во время плавания в заливе Сароникое, где около 2,5 тыс. лет назад афинский флот из
таких кораблей наголову разбил персидский флот. Длина корабля – 36,8, ширина –
5,4 и высота (от киля до тентовой палубы) – 3,6 м. Полное водоизмещение – 45 т.
Рис.2. Виды сбоку, сверху и в разрезе “Олимпии” приведены в одном масштабе.
Все 170 гребцов размещались в три ряда с каждого борта корабля: по 31 человеку
в верхних и по 27 человек в двух нижних рядах. Схема размещения имеет
V-образную форму: гребцы самого нижнего ряда находились дальше, а верхнего –
ближе всего к борту. Уключины самых верхних весел вставлялись в выносные
кронштейны. Места гребцов верхних и нижних рядов имели наклон к борту в несколько градусов, с тем, чтобы
верхушки весел были на равных расстояниях друг от друга.
Рис.3. Корпус корабля в древнем Средиземноморье сооружали из досок,
которые соединяли шипами, вставленными в гнезда, вырезанные в кромках досок.
Каждый шип фиксировали двумя штифтами. Корпус начинали возводить от киля,
обшивая досками остов из брусьев.
Рис. 4. Корпус “Олимпии” довольно гладкий, имеет плавные обводы и
обеспечивает небольшую осадку корабля. Отверстия для весел самого нижнего
яруса, расположенные на высоте 40 см от ватерлинии, защищены кожаными рукавами.
Уключины весел самого верхнего ряда вставляли в выносные кронштейны. На
переднем плане автор проекта (в середине) и его коллеги обсуждают форму тарана.
Рис.5. Волновое сопротивление возникает в результате взаимодействия
стоячих волн (пунктирные пинии) у носа и кормы. На малом ходу
их влияние незначительно, но при увеличении скорости длина стоячих волн
возрастает, при этом носовые и кормовые волны попеременно находятся то в фазе
(вверху), то в противофазе (в середине). В первом случае сопротивление
увеличивается быстро, во втором – медленно. В определенный момент скорость
корабля достигает величины, при которой половина длины носовой волны
оказывается равной длине корабля (внизу). Эту критическую скорость можно
увеличить, если корпус корабля сделать длиннее.
Рис.6. Эффективная мощность, необходимая для движения “Олимпии” с
разными скоростями, была рассчитана на модели корабля в Национальном
техническом университете в Афинах. Голубой участок соответствует мощности,
расходуемой на преодоление сопротивления трения, красный – на преодоление
волнового сопротивления. Из графика видно, что при скорости 7 узлов, которую
удалось развить на корабле в 1987 г., максимальная эффективная мощность составляла
10,5 кВт или 0,062 кВт на каждого гребца. Если бы экипажу корабля удалось
добиться результатов, которые показывают легкие спортивные катера ВМС США
(0,128 кВт на каждого гребца или 21,8 кВт для всего экипажа), то трирема с
поднятыми рулями могла бы двигаться со скоростью 9,3 узла.
Рис.7. Расположение гребцов на восстановленной триреме. Слева –
фронтальное сечение, справа – вид сбоку. Для размещения гребцов в три яруса
корпус должен иметь достаточный развал. Для уключин верхнего ряда весел сделаны
выносные кронштейны, отстоящие от борта на 0,6 м. Гребцы нижнего ряда сидят
дальше от борта, чем гребцы верхнего ряда. Все сиденья наклонены к борту на несколько градусов.
