ХLegio 2.0 / Флот / Корабли античности / Трирема вновь в открытом море

Трирема вновь в открытом море

Джон Ф. Коутс

John F. Coates. The trireme sails again

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

 

Список иллюстраций


"Олимпия".
Вид сбоку, сверху и в разрезе.
Корпус корабля.
Корпус.
Волновое сопротивление.
Эффективная мощность.
Расположение гребцов.
Смешанный экипаж.
Все три яруса.

 

«ОЛИМПИЯ», восстановленная трирема, 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, 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.

 

Увеличить

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.

 

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 программа.

Увеличить

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.

 

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.

 

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.

 

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.

СМЕШАННЫЙ ЭКИПАЖ добровольцев на борту «Олимпии». Места для гребцов расположены на небольшом расстоянии друг от друга. Гребцы сидят на неподвижных, обтянутых кожей скамьях. Весла сделаны из орегонской сосны.

Мы обнаружили, что длинный корпус триремы должен был выдерживать растягивающие и изгибающие напряжения, которые приближались к предельным для деревянных конструкций. Такой корпус не имел палубы, которая выполняла бы роль верхнего стягивающего элемента, и тем самым предотвращала бы прогибание киля в середине и возможное его разламывание пополам. На триремах 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 триремы 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, кроме современных, оснащенных мощными двигателями, основные помехи обусловлены вязкостью воды (сопротивлением трения). Она пропорциональна смоченной площади корпуса и его шероховатости, являясь одновременно функцией скорости (пропорционально зависящей от ее величины, возведенной в степень 1,825). 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 сопротивления.

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 скорость.

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 триремы и скорости, близкой к максимальной (9,5 – 11 узлов), волновое сопротивление увеличивается лишь незначительно, и тогда трирема 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, трирема имела именно такую длину, при которой она могла развивать максимальную скорость.

 

ХОДОВЫЕ качества триремы 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 триремы 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 шкворня 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 восстановлению трирем 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 трирем 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 триремы, а на вазе из Руво, аттическом кратере с красными фигурами, изображены аргонавты на борту корабля, который Моррисон определяет как трирему. 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 стабильности 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 рукавами.) 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.

Увеличить

ВСЕ ТРИ ЯРУСА гребцов погружают весла в воду во время спринтерской гонки на «Олимпии». На морских испытаниях корабль смог под веслами или парусами достичь скорости свыше 9 узлов. На тентовой (верхней) палубе стоят тренеры, члены комиссии, протоколирующие результаты испытаний, и их помощники.

 

КАКУЮ мощность могли развивать гребцы триремы? Данных о возможностях гребцов, сидящих на жестко закрепленных местах, очень мало. Некоторые сведения получены по результатам соревнований легких стандартных гоночных катеров ВМС США, снабженных такими сиденьями, на дистанции 3 морских мили. Модель такого катера была испытана на сопротивление в водяной цистерне. Испытания показали, что на дистанции 3 мили при скорости 7 узлов экипаж 12-весельного катера развивал эффективную мощность 2,05 л. с. (1,53 кВт), т. е. 0,128 кВт на одного гребца.

Если бы все гребцы триремы обладали такими же возможностями, что и спортсмены современных ВМС, тогда их экипаж из 170 человек мог в течение 25 мин (продолжительность катерных гонок) 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 морских 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 военном катере. Однако надо учитывать то обстоятельство, что проблема заключалась не только в разной физической подготовке экипажа триремы, 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 непосредственно определялась опытом гребцов, приобретенным ими во время тренировок на восстановленном судне.

После нескольких испытаний стало ясно, что эффективная работа гребцов непосредственно зависит от правильного устройства весел. Кроме того, на восстановленном 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. При быстром темпе гребли уравновешивание приведет к увеличению массы весел и поэтому вряд ли окажется приемлемым. 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 судно могло 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 триремы, на которой были достигнуты такие замечательные результаты.

 

В ПРОЦЕССЕ восстановления триремы и демонстрации ее соответствия данным, почерпнутым из археологических, литературных и изобразительных материалов, нам удалось успешно выдержать первый тур проверки подлинности воссозданной модели. 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 гоночные катера 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 трирем 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 трирема 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. Так называется трехъярусный корабль с двумя гребцами на каждом весле в двух верхних рядах. В конечном счете, мы надеемся, что после восстановления 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.

Публикация:
В мире науки. Июнь 1989, стр. 56-64 (Scientific American 261, April 1989, pp. 68–75)