Текст книги "100 знаменитых изобретений"

Паровой молот

Когда человек научился обрабатывать металлы, он начал обрабатывать их ударами молота. Так родилась ковка. Многие века ковка была ручной: на наковальню клали кусок нагретого металла и били по нему молотом. Обрабатываемый металл принимал нужную форму, уплотнялся, в результате улучшалась его структура.

Самый тяжелый ручной молот имел вес 20–30 кг, и орудовать им могли только физически сильные люди. В XVI в. появились молоты весом до 400 кг, они приводились в движение энергией падающей воды.

К концу XVIII в. ковка все еще оставалась главным металлообрабатывающим процессом металлургической технологии, и гидравлические молоты уже не могли удовлетворить возросшие требования производства.

Усилия изобретателей сконцентрировались на проблеме создания ковочного молота, приводимого в движение энергией пара. Первым попытался решить эту проблему создатель паровой машины Джеймс Уатт. В 1784 г. сразу после получения патента на паровую машину он запатентовал и паровой молот. Сущность изобретения состояла в приспособлении паровой машины, снабженной маховым колесом, для привода распространенного в то время рычажного молота. Первый из молотов Уатта весил 120 фунтов (54,5 кг) и поднимался на высоту 8 дюймов (203 мм). Затем Уатт построил рычажный паровой молот с весом падающих частей около 380 кг, работавший с частотой 300 ударов в минуту. Несмотря на ряд усовершенствований, кинематическая часть молота была устаревшей и сводила на нет большие возможности парового двигателя. Поэтому практического распространения молот Уатта не получил.

Широкую дорогу паровому молоту открыл английский инженер Дж. Несмит. В 1839 г. он разработал конструкцию молота, популярного в 40-х годах XIX в. в металлургической и машиностроительной промышленности.

Молот Несмита представлял из себя массивную металлическую станину, по направляющим которой в вертикальной плоскости перемещалась баба с верхним бойком. Движение ей передавалось штоком, соединенным с поршнем парового цилиндра, расположенного в верхней части станины. Последняя устанавливалась на железной плите и крепилась к фундаменту молота болтами. Нижний боек монтировался на массивном шаботе. Управление молотом осуществлялось вручную. Для приведения его в действие рабочий, находящийся около молота, с помощью специального устройства открывал кран паропровода, соединенного с нижней частью парового цилиндра. В результате подачи пара поршень совершал движение вверх, поднимая одновременно шток и бабу с верхним бойком. Для совершения рабочего хода открывалась задвижка для выпуска пара из цилиндра, после чего начиналось падение бабы. Сила удара измерялась суммарной массой падающих частей (поршня, штока, бабы с бойком) и высотой их падения.

Проект Несмита не был сразу же применен на практике из-за отсутствия средств. Владельцы металлургических заводов, которых изобретатель познакомил со своим детищем, одобрили изобретение, но желания строить молот не высказали. Это обстоятельство, а также отсутствие у Несмита свободных средств не позволили ему выкупить патент, за который полагалось заплатить 500 фунтов стерлингов.

Впервые паровой молот системы Несмита был построен в 1840 г. во Франции механиком Бурдоном на заводах акционерного общества «Шнейдер и К0» в Крезо. Сам Несмит увидел там свой молот совершенно случайно во время посещения предприятия. Оказалось, что Бурдон увидел чертеж Несмита в книге проектов на заводе Несмита, срисовал его и по приезде во Францию быстро построил молот.

Построенный Бурдоном молот состоял из чугунной бабы, соединенной штоком с поршнем парового цилиндра. Распределение пара регулировалось золотником, приводимым в действие ручным рычагом. Станина опиралась четырьмя стойками на каменный фундамент. Чугунная наковальня устанавливалась на массивных деревянных брусьях, несколько смягчавших удары при ковке. Молот предназначался для обработки наиболее крупных поковок. Баба этого молота весила 2500 кг, максимальная высота ее падения составляла 2 метра.

В 1840 г. Несмит получил патент на свое изобретение. Тогда же на его заводе был построен паровой молот с массой бойка 1524 кг. При постройке были использованы новшества, которые в своем молоте не использовал Бурдон.

По некоторым сведениям, паровой молот системы Несмита вскоре был построен на пароходном заводе близ Цвиккау в Германии по чертежам директора предприятия Дорнинга.

Первые паровые молоты были простого действия и имели открытый сверху паровой цилиндр, ручной распределительный механизм. Усилия металлургов и конструкторов были направлены на совершенствование основных узлов молота и увеличение силы удара. Важное значение имели разработки самого Несмита, внесшего в конструкцию молота ряд нововведений, значительно повысивших его эффективность. К их числу относится изобретение воздушной подушки, размещенной в верхней части цилиндра. Она предназначалась для предохранения верхней крышки парового цилиндра от разрушения при случайном ударе поршня. Для этого в верхней части цилиндра было предусмотрено некоторое пространство. В процессе движения поршня вверх он, перейдя выпускное отверстие, сжимал воздух в верхней части цилиндра, создавая воздушную подушку. Кроме того, сжатый воздух после рабочего хода сбрасывал вниз поршень, увеличивая этим силу удара.

Вначале проблема повышения мощности паровых молотов решалась главным образом за счет увеличения массы бабы. В 1843 г. все тот же Несмит предложил молот двойного действия (молот с верхним паром). Давление пара стало использоваться не только для подъема, но и для ускорения падения бабы. При подаче пара в верхнюю часть цилиндра поршень отбрасывался вниз, увеличивая кинетическую энергию падающих частей молота. По аналогии с паровой машиной золотник приводился в движение струей пара, который попеременно впускался в верхнюю и нижнюю полости парового цилиндра, опуская или поднимая бабу.

В зависимости от мощности паровых молотов получили распространение несколько систем парораспределения. Наиболее широко применялись золотниковое и клапанное. Золотниковое парораспределение было характерно для небольших молотов, а клапанное – для молотов большой мощности.

Указанные системы управлялись с помощью специальных рычагов и тяг вручную или автоматически. При автоматическом режиме механизм парораспределения был связан с бабой молота. Автоматическое изменение хода производилось во всех молотах при подъеме бабы на наибольшую допускаемую высоту. Это предупреждало возможные аварии при ударе поршня о верхнюю крышку цилиндра или от удара бабы в нижний сальник цилиндра.

Крупные молоты, как правило, были простого действия, небольшие – двойного действия, молоты средней мощности изготавливались как простого, так и двойного действия.

При кричном переделе железа молот применялся как для получения компактного кричного железа, так и для отковки различных полуфабрикатов и изделий. Затем для первой операции стали применяться прокатные станы.

Вместе с тем в условиях бурного развития машиностроения непрерывно возрастала потребность в крупных кованых деталях для разнообразных машин и механизмов. После появления в 50–60-х годах XIX в. бессемеровского и мартеновского способов выплавки стали стало возможным получение крупных стальных отливок. Их обработка требовала сверхмощных паровых молотов. Среди потребителей таких молотов были орудийные, судостроительные, механические заводы.

Большой вклад в развитие производства паровых молотов внесли русские инженеры и ученые. Так, в 1872 г. Обуховский завод экспонировал на Московской политехнической выставке ствол 12-дюймового орудия, выкованного из стального слитка весом 40 тонн. На этом предприятии был и 50-тонный паровой молот. Его шабот был отлит из чугуна, состоял из четырех частей и имел массу 460 тонн. Молот делал 25 ударов в минуту при высоте подъема 2,9 м. В 1873 г. на Пермском пушечном заводе был построен 50-тонный молот двойного действия. Его шабот в 12 раз превышал массу падающих частей и весил 600 тонн. Высота подъема бабы составляла 3 м. Общая масса молота – 1442 тонны.

В 1872 г. во Франции на заводе «Шнейдер и К^о» в Крезо был установлен 100-тонный паровой молот, там ковали слитки массой 120 тонн. Наиболее тяжелый 125-тонный паровой молот был построен в 1891 г. в США на заводе Вифлеемской компании. Все эти сверхтяжелые молоты были простого действия.

На этом производство гигантских молотов прекратилось, так как выявились большие трудности в их производстве и эксплуатации. Сильные удары молотов вызывали сотрясения зданий цехов, почвы в окрестностях предприятий. Это стало опасным для целостности окружающих строительных сооружений и самих молотов. На смену им пришли гидравлические ковочные прессы.

В процессе развития и совершенствования парового молота изобретатели пошли по пути устранения двух недостатков – низкого теплового коэффициента полезного действия и сотрясающего удара, разрушающего как здание, так и сам молот. В результате были разработаны конструкции бесшаботных молотов с двусторонним вертикальным или горизонтальным ударами. Они не требовали громоздких фундаментов и не вызывали сотрясений зданий.

Для предотвращения перекосов и смещения одних частей молота относительно других при сильных ударах стали изготавливать двухстанинные молоты. У них были надежные направляющие для бабы, обеспечивающие их более устойчивую работу. Недостаток таких молотов в том, что в связи с наличием двух станин уменьшается площадь рабочего места. Это затрудняло работу с крупными заготовками. Для разрешения проблемы были созданы мостовые молоты. Их паровой цилиндр располагали на мостовой ферме, поддерживаемой двумя опорами, далеко отстоящими друг от друга.

В 30-х годах XX в. строились паровые молоты с массой падающих частей от 25 кг до 15 тонн и более. Высота подъема бабы – от 0,7 до 1 метра, иногда до 3 м. Число ударов в молотах небольшой мощности при автоматическом управлении доходило до 500 в минуту, в более крупных – от 30 до 150 в минуту.

Существенным недостатком паровых молотов был большой расход пара, достигавший 10 тонн на 1 тонну поковок. Для повышения экономичности молотов для привода вместо пара стали использовать сжатый воздух, подаваемый в цилиндр от центрального компрессора. Преимущество воздуха в том, что он не конденсируется, и поэтому не нужно держать котел постоянно под паром. Воздух применяется для привода молотов небольшой мощности.

В Советском Союзе были сконструированы штамповочные молоты для автомобильной и авиационной промышленности. Для предотвращения сейсмического воздействия на окружающие объекты молоты устанавливаются на виброизолирующие фундаменты. Сейчас эксплуатируются молоты с эффективной энергией удара миллион джоулей. В 1975 г. на Новокраматорском машиностроительном заводе был сконструирован самый большой в мире бесшаботный молот с энергией удара 1 470 000 джоулей.

Пароход

Еще в начале XVIII в. Дени Папен построил лодку, приводимую в движение паром. Но лодка двигалась медленно, так как паровой двигатель, установленный на ней, был еще несовершенен. Кроме того, Папен не смог довести испытания этой лодки до конца: ее разбили лодочники на р. Фульде.

В 1736 г. англичанин Джонатан Хольз попытался применить на судах паровую машину Ньюкомена. Однако эта машина оказалась совершенно непригодной в качестве двигателя судна.

С изобретением парового двигателя Уатта начались опыты по применению новой машины в судоходстве. Наиболее удачной попыткой можно считать пароход, построенный французом Жоффруа. В 1781 г. его паровая лодка при помощи парового двигателя могла уже целый час плыть против движения.

В 1785 г. американец Фитч построил пароход, где паровой двигатель приводил в движение весла. Однако испытания парохода прошли неудачно.

Первый пригодный для судоходства пароход изобрел инженер и механик ирландец Роберт Фултон. Он родился в бедной крестьянской семье, был гениальным самоучкой.

Свой первый, еще несовершенный, пароход Фултон построил и испытал на Сене в Париже. В 1803 г. опыт удался, судно в течение 1,5 часа плавало по Сене, развивая скорость 5 км в час (по течению). Так как на строительство большого парового судна французское правительство не отпустило средств, Фултон уехал в Америку, где продолжал заниматься совершенствованием своего парохода.

В 1807 г. Фултон построил колесный пароход «Клермонт», установив там паровую машину двойного действия Уатта. Длина парохода равнялась 43 м, мощность двигателя – 20 л. с., тоннаж – 15 т. В 1807 г. «Клермонт» совершил свой первый рейс по Гудзону из Нью-Йорка в Олбани протяжением 150 миль (270 км). Происходивший против течения и при встречном ветре рейс занял 32 часа. Скоро по Гудзону было налажено регулярное движение. «Клермонт» Фултона положил начало паровому судоходству. С этого времени пароходы стали строить и в других странах.

В 1811 г. шотландец Белль построил первый пароход в Англии. В 1815 г. в России на Ижевском металлургическом и механическом заводах были построены первые два парохода. Мощность паровых машин пароходов достигала 30 л. с. В том же году был построен и первый пароход в Петербурге. Он совершал регулярные рейсы между Петербургом и Кронштадтом. С применением парового двигателя в судоходстве начался процесс создания мощного парового морского торгового, пассажирского и военного флотов.

Вслед за изобретением речного парохода делаются попытки технически усовершенствовать все виды морского транспорта. Уже в 1819 г. на трансатлантической линии между Америкой и Европой появился пароход «Саванна», доставивший груз хлопка из США в Англию. «Саванна» находилась в пути 26 дней. В том же 1819 г. «Саванна» пришла в Петербургский порт. Это был первый иностранный пароход, посетивший Россию. В 1825 г. английский пароход «Энтерпрайз» за 113 дней совершил путешествие из Лондона в Калькутту. В 1829 г. голландский пароход «Кюрасо» прошел путь из Голландии в Вест-Индию за 32 дня.

Однако морское судостроение до 40-х годов XIX в. развивалось сравнительно медленно. Строительство пароходов тормозили недостатки в конструкции, выявленные в процессе эксплуатации, устранить которые сразу не представлялось возможным. И только коренное изменение конструкции пароходов и двигателей, а также переход к новым строительным материалам для строительства судов стимулировали быстрое развитие морского судостроения.

Величайшее значение для судостроения имел переход к строительству железных и стальных корпусов пароходов.

Другим очень важным фактором развития морского флота было изобретение гребного винта, сменившего гребные колеса первых пароходов. До конца 30-х годов XIX в. пароходы строились с гребными колесами, которые ломали морские волны. Они являлись наиболее уязвимым местом во время боя, их повреждение сразу же выводило судно из строя.

В 1826 г. Иосиф Рессел, впервые изготовил небольшой гребной винт и затем установил его на маленькой лодке грузоподъемностью 5 т. Винт приводился в движение вручную двумя матросами. Испытания лодки прошли успешно. Лодка Рессела развивала скорость большую, чем двухвесельная лодка. После первых испытаний, проходивших в Триесте, Рессел окончательно решил вопрос о месте расположения гребного винта: между кормой и рулем (в первых вариантах винт находился под носом лодки).

В 1827 г. Рессел оформил патент на свой гребной винт сроком на два года.

Ему удалось убедить некоего купца Фонтано финансировать постройку парового судна с винтом и совершать на нем постоянное плавание между Триестом и Венецией.

После неоднократных просьб изобретателю удалось получить разрешение на постройку парохода с винтом. Был построен двухмачтовый пароход «Сова», водоизмещением 48 т и грузоподъемностью 33 т. А 4 августа 1829 г. «Сова» вышла в свое первое плавание с 40 пассажирами на борту. Длина крупного гребного винта «Совы» была равна 1,88 м, диаметр – 1,88 м. На пароходе была установлена паровая машина мощностью в 6 л. с.

В апреле 1828 г. в Париже Рессел продемонстрировал гребной винт, установленный на небольшой лодке. Некий Бауэр – посредник фирмы «Маляр» – втерся в доверие к Ресселу, обещал финансовую поддержку и просил рассказать о своем изобретении. Доверчивый Рессел показал Бауэру чертежи и ознакомил его с принципом работы гребного винта. Узнав секрет изобретения, Бауэр исчез. А через 4 месяца после посещения Ресселом Парижа, 19 августа 1828 г., французская фирма «Маляр» получила патент на гребной винт. В патенте вместо винта фигурировала спираль, которая была точной копией винта Рессела.

10 июня 1829 г. английский торговец Карл Гуммер, не без помощи Бауэра, также получил патент на гребной винт, отличавшийся от винта Рессела только тем, что у него был один полный виток. С этого времени во многих странах началась усиленная работа над воплощением идеи использования винта как движителя пароходов.

Гуммер построил ряд пароходов с гребными винтами. В 1838 г. англичанин Смит построил первый, вполне пригодный для практических целей, пароход «Архимед» с гребным винтом. Вскоре был сделан еще ряд усовершенствований винтовых пароходов, и к концу 40-х годов XIX в. гребной винт начал быстро вытеснять гребные колеса, в первую очередь в морском военном флоте.

Увеличение размеров пароходов вызвало рост размера двигателя и введение различных усовершенствований (введение многократного расширения пара, пара высокого давления и т. п.), изменилась и мощность двигателей. Если мощность паровых двигателей на первых пароходах составляла не более 10–20 л. с., то в конце 1850-х годов американский инженер-механик Брюнелль построил пароход «Великий восточный» с двумя двигателями мощностью по 8300 л. с. каждый.

С начала 30-х годов стали появляться первые пароходы, пригодные для регулярных океанских рейсов. С конца 30-х годов XIX в. наладилось регулярное пароходное сообщение между Европой и Америкой, а затем между Европой и другими континентами. В 1842 г. было совершено первое кругосветное путешествие на пароходе. Пароходные линии, подобно железным дорогам, обеспечивали быстроту и регулярность передвижения, а также резко понизили стоимость перевозки грузов.

До 70-х годов паровой флот не являлся полновластным хозяином водных просторов. Существовал и парусный флот, занимающий значительную часть общей системы водного транспорт. В 1871 г. мировой тоннаж парового флота составлял всего 2,4 млн тонн, а тоннаж парусного флота достиг 15,3 млн тонн, но паровой флот развивался стремительно, а в парусном флоте, наоборот, наметилась тенденция к упадку.

Парусные суда

Применение паруса стало первым использованием человеком энергии природной стихии – воздуха. Паруса применялись около 5 тысяч лет назад в Древнем Египте, Финикии, Китае и других странах как вспомогательный источник движущей силы гребных кораблей, дополняющий весла.

Это было связано с тем, что примитивные средства управления судами не позволяли управлять парусами при направлении ветра, не совпадающем с курсом. Первые паруса делали из звериных шкур, рогожи, папируса, скрепленных жердями дранок. Позже для изготовления парусины стали применять лен и хлопок.

Изображение паруса было обнаружено на скальном рельефе в Нубийской пустыне, датированном VI–V тысячелетиями до н. э. Египетские суда оснащались невысокой стационарной или заваливающейся мачтой, похожей на перевернутую рогатку. Она крепилась к бортам, придавая всей конструкции судна дополнительную прочность. Более устойчивой такую мачту делали растяжки – штаги, крепившиеся к носу и корме судна. На передней стороне мачты были два рея – поперечные планки, верхний рей был подвижным. Между ними натягивался квадратный парус, сшитый из нескольких полотен. Реи позволяли изменять площадь парусности при их передвижении по мачте в вертикальной плоскости, а также приводить судно к ветру, поворачивая верхний рей в горизонтальной плоскости.

Когда судно плыло вниз по течению, против ветра, паруса убирали, реи снижали, разворачивали и закрепляли в продольной плоскости на специальных подставках, чтобы уменьшить сопротивление воздуха.

Позже один угол паруса стали срезать, и он приобрел форму трапеции. Такой парус уменьшал сопротивление ветра и облегчал маневрирование при курсе против ветра.

Постепенно египетские суда увеличили свою осадку, их борта стала соединять полная палуба, под которой находились обширные грузовые трюмы. Важным усовершенствованием стало появление на кораблях киля, к которому крепился шпангоутный каркас. Мачтой служил короткий, гладко оструганный ствол дерева, пропущенный через центр палубы и крепившийся к килю. Рей делался составным из двух конически оструганных брусьев, крепко соединенных друг с другом. Он позволял значительно увеличить площадь парусности.

В Древней Греции и Финикии на кораблях возросло число мачт. На носу могла устанавливаться наклонная мачта, на которой устанавливался небольшой вспомогательный парус, за ней стояла, по современной терминологии, фок-мачта и далее – грот-мачта. На грот-мачте находился самый большой по площади парус четырехугольной формы. Верхний парус крепился на рее. В штормовую погоду рей приспускался до середины мачты, парус тянули вниз до палубы и затем сворачивали. Таким же способом уменьшали или увеличивали площадь парусности. Иногда на мачте устанавливали второй парус, похожий на современный вымпел, свисающий косицами вниз. Он управлялся одним шкотом, прикрепленным к правой косице, в то время как левая привязывалась к борту.

Суда управлялись при помощи рулевого колеса. Первоначально оно отличалось от обычного лишь размером и более широкой лопастью. Рулевое весло крепилось в корме с помощью каната, а на больших судах оно пропускалось сквозь отверстие в обшивке. Небольшое весло держали обеими руками, длинные и толстые кормила имели деревянную поперечину, прикреплявшуюся либо к оконечности рукоятки весла, либо на некотором удалении от него.

На небольших кораблях обоими веслами управлял один рулевой, на больших – у каждого весла находился свой рулевой.

Долгое время парус был вспомогательным движителем на гребных судах. Первые чисто парусные суда появились в X–XIII вв. в скандинавских и средиземноморских странах. Они назывались нефы, драккары, каракки. Сначала они были двухмачтовыми и несли треугольные латинские паруса, позволяющие лавировать против ветра. Кормовое весло было вытеснено поворотным рулем, значительно повысившим маневренность. Такой руль назывался наваррским рулем. Он прочно навешивался на ахтерштевень – продолжение киля в кормовой части судна. Руль устанавливался под водой на достаточной глубине, чтобы закрыть от действия волн. К рулю прикреплялся румпель – рычаг для поворота руля. Румпель поворачивался вертикально установленным рычагом-колдерштоком. На малых судах румпелем управляли непосредственно.

Усовершенствованное рулевое управление позволило улучшить оснастку судов. Кроме того, размеры руля можно было увеличивать, что позволило строить большие корабли с хорошими мореходными качествами, которые могли плавать против ветра.

Постепенно количество мачт увеличилось до трех и четырех. На первых двух ставились прямые нижние паруса. Корма таких судов была значительно выше передней и средней частей. Она должна была защищать от высоких волн, которые при попутном ветре окатывали судно по всей палубе.

Развитие парусов влекло за собой появление разнообразных многочисленных снастей для укрепления мачт и управления парусами. В общем они называются стоячим и бегучим такелажем. Первой от носа мачтой была фок-мачта, затем – грот и бизань. Основной и самой высокой мачтой являлась грот-мачта. Она устанавливалась в средней части корабля – в середине по длине киля или в середине главной палубы. Грот-мачта была эталоном, по которому до II половине XVII в. определяли длину и толщину остальных мачт и такелажа.

Сравнительно небольшие мачты делались из стволов целых деревьев, на сооружение больших шли деревянные пластины – фиши. Они скреплялись точеными дубовыми стержнями – коксами – и стягивались металлическими бугелями. Увеличение размеров кораблей вело к удлинению и утолщению мачт, а также к увеличению числа и площади отдельных парусов. Для их размещения в носу судна появилась наклонная мачта – бушприт. Колена, составлявшие мачту, назывались стеньгами, а составлявшие бушприт – утлегарь.

Корабельные паруса по форме покроя разделялись на прямые – в виде правильных четырехугольников или трапеций, косые – в виде неправильных четырехугольников и треугольные. Наибольшие по площади паруса, поднимавшиеся на фок– и грот-мачтах служили главным образом для развития скорости. На бушприте и под ним сначала ставились два небольших паруса – бом-блинд и блинд. Такое размещение было неудачным: океанские волны срывали эти паруса. Позже они были заменены треугольными стакселями и кливерами, расположенными выше бушприта.

На рубеже XIV–XV вв. появилась каравелла – судно, которое произвело революцию в кораблестроении. Сначала каравеллами называли суда, способные принять в трюмы более 100 тонн груза. По мере увеличения грузоподъемности итальянцы называли такие суда каравелеттами, каравеллоне и, наконец, каравеллами.

Позднее каравеллы стали различать по типу оснастки. Каравелла-латина несла на мачтах треугольные латинские паруса, способные хорошо забирать ветер, а каравелла-редонда имела косой парус только на бизань-мачте.

Каравелла-латина была быстроходной и остойчивой. Но при перемене ветра или штиле на ней приходилось убирать фок и бизань и обносить грот вокруг мачты для установки в диаметральной плоскости судна. Этого неудбства была лишена редонда: ее грот-мачта была намного больше, чем длина судна, а фок– и бизань-мачты были более чем в два раза короче ее.

Каравеллы имели высокие нос и корму. На бушприте укреплялся блинд – прямой или косой парус.

Каравеллы стали последним типом судна Средних веков.

Чуть позже появился барк – военный парусник с числом мачт от 3 до 5, водоизмещением до 400 тонн. На передних мачтах устанавливалось прямое парусное вооружение, а на низкой бизани – косое.

В XVII–XVIII вв. появился бриг – двухмачтовое парусное судно с прямым вооружением.

Новая практика курсирования кораблей в одном районе с заданной целью породила понятие крейсерства и новый вид кораблей – крейсеров. Крейсера, патрулировавшие или сражавшиеся в строю – линии, – англичане назвали линейными кораблями.

Самым заметным из них стал фрегат. Он имел три мачты с прямым парусным вооружением и водоизмещением от 120 до 240 тонн. На фок– и грот-мачтах могло подниматься до 5 парусов. Фрегат мог иметь до 42 пушек, расположенных на специальной батарейной палубе и стреляющих через порты. В XIX в. некоторые фрегаты были оснащены 62 орудиями (у них была двойная батарея и команда до 400 человек). Обычно фрегат нес не более 20 пушек. Из-за плохого крепления они часто срывались, что приводило к тяжелым последствиям. Скорость фрегата доходила до 6–7 узлов.

Упрощение корабельной архитектуры привело к появлению корвета. От фрегата он отличался отсутствием палубных надстроек и меньшим числом пушек. Их количество доходило до 20. Они размещались на открытой верхней палубе. Кроме парусов у корвета имелись еще и весла. Были корветы с одинаково заостренными штевнями, способные одинаково легко передвигаться вперед и назад.

Судна с прямым вооружением могли идти под всеми парусами только при сравнительно слабом ветре. При его усилении число парусов убавляли. Верхние паруса спускали, а на нижние брали рифы, т. е. уменьшали их площадь. Для этого на парусе пришивалось несколько рядов специальных завязок – риф-сезней.

Работа с прямыми парусами требовала от команды умения, сноровки и физической силы. Для того чтобы убрать или поставить паруса, нужно было взобраться по вантам на мачты и по пертам на реи. Лежа на рее, нужно было подтянуть парусину, выкатать ее и перевязать плетеными концами – сезнями.

Корабли с прямым вооружением развивали большую скорость при попутном ветре, но круто к нему ходить не могли. На таких курсах прямые паруса не годились.

Поэтому в конце XVII в. в Голландии появился еще один вид парусного вооружения – шхуна. На классической шхуне количество мачт могло составлять две и более, и на всех были только косые паруса. Суда с таким вооружением прекрасно шли при боковом ветре и под острыми углами к нему. Количество снастей в бегучем такелаже было значительно меньше, а оснастка проще, чем на барке или бриге. При уборке парусов не взбирались на мачты, а спускали их на палубу. Это требовало меньшего количества людей.

Недостатком шхун было то, что они плохо ходили при попутном ветре, рыская при этом. При ветре, дующем в корму, паруса шхуны нельзя было поставить перпендикулярно к борту.

Это привело к появлению кораблей со смешанным вооружением. Двухмачтовое судно с прямыми парусами на фок-мачте, как у брига, и парусами на грот-мачте, как у шхуны, называлось бригантина, или шхуна-бриг. Если судно имело три и более мачт с прямым вооружением на фок-мачте и косыми на всех остальных, оно называлось баркентина, или шхуна-барк. Иногда при попутном ветре и на шхунах убирали косые паруса и на фок-мачте поднимали брифок.

В начале XVIII в. на кораблях появилось штурвальное колесо, облегчившее управление кораблем.

Искусство плавания под парусами было непростым, овладение им требовало от моряков многих лет плаваний. Ветер мог быть как союзником корабля, надувавшим его паруса, так и врагом, при малейшей ошибке беспощадно каравшим экипаж.

Плавание парусника начинается с рейда, где он стоит без парусов на якоре. Даже с поставленными парусами он является игрушкой стихии до тех пор, пока паруса не наберут ветер. Во избежание столкновений с другими судами капитан парусника оценит обстановку на рейде, понаблюдает за ветром, определит маршрут, который позволит безопасно покинуть рейд. Только после этого он прикажет поднять якорь и по очереди ставить нужные паруса.

Существуют несколько курсов судна относительно ветра. Если ветер дует прямо в корму и паруса необходимо располагать перпендикулярно диаметральной плоскости судна, такой курс называется фордевинд. Если ветер дует перпендикулярно борту судна, такой курс называется галфвинд. Любое положение корабля между фордевиндом и галфвиндом называется бакштаг.

Прямо против ветра не может идти ни один парусник. Под некоторым углом, менее 90°, к направлению ветра идет любой парусник.

Если при этом пункт прибытия корабля находится прямо или почти прямо против ветра, судно должно лавировать. При этом судно движется то вправо, то влево от направления прибытия. Капитан старается идти круче к ветру, чтобы выиграть в расстоянии. В этом случае только один галс (курс судна относительно ветра) является выгодным. Именно его стараются держаться как можно дольше, меняя лишь в последний момент. Поворот может стать тяжелым испытанием.