Помпы и дренаж

Дренаж палуб

Деревянные корабли никогда не были полностью водонепроницаемыми. Несмотря на то, что стыки между досками обшивки тщательно конопатили, в результате качки корабля они растягивались и раздвигались, из-за чего пропускали воду. Кроме того, вода попадала внутрь корабля сверху в виде дождя, брызг и ударов волн о корпус. Вода могла проникнуть в любую часть судна, так что во время шторма вообще нигде не было сухого места. Жизненно важные области нужно было защищать, а саму воду удалять, прежде чем корабль окажется перегружен и затонет. Вода, просачивающаяся снизу, вместе с частью той воды,  что попадала сверху, стекала в самую нижнюю часть корабля, откуда её в конце концов выкачивали помпами. Большую часть воды, которая попадала на вышестоящие палубы, можно было не принимать в расчет, так как она стекала за борт корабля.
Система дренажа была заложена в конструкции корабля. Все палубы имели погибь, чтобы вода текла к бортам. Орлоп имел гораздо меньшую погибь, чем другие палубы, поскольку он находился ниже уровня воды. Как правило, чем выше была палуба, тем больше у нее была погибь. По современным стандартам степень погиби каждой палубы могла бы показаться избыточной, но следует помнить, что корабль на полном ходу обычно имел крен на тот или иной борт. Кроме того, большая погибь, возможно, помогала ограничивать отдачу орудий.
Люки, трапы, решетки и пяртнерсы мачт и шпилей располагались на середине палубы. Их защищали от воды при помощи комингсов, которые выступали над палубой на несколько дюймов. Если воды на палубе было не очень много, то она не могла перелиться через комингсы. Бортовую обшивку и шпангоуты от воды защищали ватервейсы. Это были толстые доски, а не заглубленные канавки, какие можно встретить на современном корабле. Они соединяли внутреннюю бортовую обшивку с палубным настилом и выступали на несколько дюймов выше палубного настила.
Вдоль ватервейсов через определенные интервалы располагались шпигаты. Это были свинцовые трубы, на внутреннем конце которых имелся плоский оголовок, чтобы давлением воды их не выдавило за борт. На больших кораблях на каждой палубе было от шести до семи шпигатов, а на кораблях меньшего размера их было чуть меньше. У некоторых шпигатов оголовок был и на забортном конце, а шли они непосредственно через палубу. У других он располагался под углом к трубе, и шли такие шпигаты частично через ватервейс и частично через палубу. Внутренний диаметр шпигатов 74-пушечного корабля 1780-х годов равнялся 4 дюймам¹. В 17 и 18 веках шпигаты, по-видимому, были прямыми, но некоторые шпигаты, использовавшиеся в начале 19 века, были изогнутыми, и были разработаны способы их открытия и прочистки². К наружной стороне корпуса крепили кожаные крышки шпигатов. Они крепились к корпусу так, чтобы вода через них могла вытекать наружу, но не попадала внутрь. К середине 18 века начали использовать более сложную версию, которая представляла собой кожаный рукав, позволявший отдалить стекающую воду от корпуса.

Свинцовая обивка шпигатов различной формы, поднятая с места кораблекрушения корабля «Dartmouth» 1655 года. № 4 — сточная труба для писсуара. 

Обычно больше всего уязвимы для дождевой воды и брызг были самые открытые палубы: бак, ют, квартердек и опер-дек, но защищать нужно было и мидель-дек и гон-дек, так как туда дождевая вода могла попасть через решетки. Иногда в сражении приходилось открывать орудийные порты при сильном волнении, но даже когда они были закрыты, через них внутрь все равно попадало некоторое количество воды. На гон-дек вода также попадала через клюзы, которые не всегда можно было герметично закрыть. Частично с этим боролись при помощи клюз-бака, который отделял переднюю часть палубы от остальной ее части. Тут были свои собственные шпигаты, которые, очевидно, предназначались для контролируемого стока воды в основную часть палубы.

Тип шпигата, установленный на 74-пушечном корабле «Ramillies» в начале 19 века. ГММ.

Дренаж в трюме

Воду, которая доходит до днища корабля, либо просачиваясь через борта, либо стекая с вышестоящих палуб, нужно было откачивать при помощи помп. Прежде всего воду следовало собрать около входного отверстия помпы. На голландских кораблях были плоские днища, так что помпы располагались довольно далеко от диаметральной плоскости. На британских кораблях днища имели гораздо более округлую форму, так что их главные помпы всегда располагались рядом с диаметральной плоскостью. Самая нижняя точка корабля находилась на миделе, рядом со шпором грот-мачты, и система дренажа была сделана так, чтобы вся вода стекала в это место. На очень маленьких судах помпа иногда располагалась несколько позади грот-мачты, поскольку корабли обычно имели дифферент на корму, вследствие чего вода лучше собиралась в задней части.
На многих кораблях в самых нижних тимберсах шпангоутов вдоль киля просверливались отверстия, называемые лимбербордовыми. Через них могла протекать вода, которая просачивалась между шпангоутами. Они описаны во всех морских словарях. «Лимбербордовые отверстия представляют собой квадратные отверстия, вырубленные в нижней части всех нижних тимберсов, находящихся у киля, прямо над килем, шириной примерно 3 или 4 дюйма. Предназначаются они для провода к помповой шахте воды, которая в противном случае находилась бы между тимберсами»³. Есть одна причина сомневаться, что эти отверстия делали на британских военных кораблях в конце 17 века. Во-первых, в контрактах на корабли, которые очень подробны во всех остальных аспектах, эти отверстия не упоминаются. Во-вторых, зазоры между тимберсами в нижней части корпуса были на самом деле очень небольшими. Типичный контракт 1690-х годов⁴ оговаривал «Проставки для заполнения шпаций», что наводит на мысль, что зазоров между тимберсами на этом уровне вообще не было. Позднее кораблестроителям разрешили оставлять некоторый зазор, если подходящей древесины не было в наличии, но, согласно схемам корабельных наборов и моделям, эти зазоры были очень маленькими и не могли содержать большого количества воды. В-третьих, сами помпы должны были иметь очень малую эффективность ниже верхней стороны флортимберсов. И хотя в тимберсах вырубали место для установки нижней помповой части, кетенс-помпы на самом деле начинали работать лишь несколько выше своего нижнего конца (см. стр. 68).
Вместо этого над верхней стороной флортимберсов и первых футоксов делали дренажный канал. С обеих сторон от кильсона пропускали по одному поясу внутренней обшивки, которые и служили каналами для воды. Сверху их закрывали досками, которые назывались лимбербордами. Они представляли собой короткие доски, наклонно стоящие между внутренней кромкой первого пояса обшивки и верхним углом кильсона. Между лимбербордами имелись небольшие зазоры, чтобы внутрь каналов могла попадать вода, поступающая с бортов, но при этом они защищали канал от попадания в него каменного балласта из трюма и других предметов, которые могли бы забить канал.
 

Принципы работы кетенс-помпы

Кетенс-помпа имеет очень древнее происхождение. Она использовалась римлянами и многими другими народами для аграрных нужд, и есть даже мнение, что она является самым древним типом помп. На английских кораблях она появилась во времена Елизаветы, возможно, в ходе реформ Хокинса в 1580-х годах⁵. Впоследствии она осталась в качестве стандартной помпы на всех британских военных кораблях выше 6 ранга.
Рабочая цепь помпы представляет собой кольцо, на котором через каждые несколько футов имеется по тарелке. Цепь проходит через трубу, идущую от трюма корабля до самой нижней батарейной палубы. Тарелки оснащены кожаными клапанами и плотно подогнаны к трубе, чтобы в процессе движения вверх они вытаскивали воду. Цепь вращается вокруг колеса, которое установлено на батарейной палубе и оснащено рукоятками для людей, которые фактически являются движущей силой устройства. Вода изливается в горизонтальную трубу, называемую отливом. Через эту трубу вода попадает к борту корабля, где выливается за борт через шпигаты. После подъема воды цепь оборачивается поверх колеса и уходит вниз через другую трубу. Внизу в трюме цепь оборачивается вокруг небольшого колеса и возвращается обратно в первую трубу.
Считалось, что эффективность работы кетенс-помпы составляет приблизительно 50 процентов, но с ее помощью можно было очень быстро поднять большой объем воды. Поскольку кетенс-помпу надо было вращать, в отличие от шкун-помпы, которую нужно было качать, то это позволяло ставить на помпу одновременно большое количество людей, что было явным преимуществом на корабле с большой командой. С другой стороны, совершать вращательные движения людям было тяжело. «Мало кто из офицеров, имеющих хоть какой-то опыт, не знает, с какой неохотой матросы всегда возвращаются к помпам на кораблях с течью, когда вынуждены поддерживать их на ходу. Это приводит к растяжению поясницы, к резким ревматическим болям мускулов на руках и натиранию ладоней». Из этого некоторые делали вывод, что горизонтальное движение, как на шпиле, было бы лучше⁶. Однако эффективность кетенс-помпы в основном зависела от скорости, особенно если изнашивались кожаные прокладки. Такое же движение, как на шпиле, было бы гораздо медленнее.
Другим недостатком кетенс-помпы было то, что цепь временами могла рваться из-за нагрузки, что могло стать губительным для корабля с течью во время шторма. Также недостатком было то, что кожаные прокладки даже при обычном износе необходимо было обновлять каждые 20 дней⁷. Для решения этих проблем корабли несли как минимум две помпы, запасные цепи с тарелками и множество запасных кожаных прокладок. Еще одним недостатком кетенс-помпы было то, что она не подавала воду под давлением, так что при борьбе с огнем толку от нее было мало.

Составные части кетенс-помпы

Трубу высверливали из цельной деревянной заготовки, для которой в 17 веке обычно использовали вяз. В 1717 году был издан указ, что трубу следует сверлить из дуба, внутренний диаметр в камере должен быть равен 5 дюймам, а выше нее 51/2 дюйма. Снаружи труба обычно имела квадратное сечение, хотя в начале 18 века появились круглые снаружи трубы, которые в конце концов и стали преобладать. Длина трубы зависела от размера корабля. В 1686 году длина самых больших помп на корабле первого ранга равнялась 31 футу, в то время как аналогичные помпы на корабле 5 ранга были длиной 16 футов⁸. До 1717 года цепи для помп изготавливались из S-образных звеньев. После этой даты и до третьей четверти века стали использовать традиционные спаянные звенья⁹.
Вдоль всей цепи через каждые несколько футов ставили тарелки. Обычно они имели форму блюдца, к которому крепили круглый кусок кожи, чтобы обеспечить достаточно плотное прилегание внутри трубы. Некоторые источники утверждают, что на каждую тарелку приходился один кусок кожи, но кажется более вероятным, что кожу зажимали между двух тарелок¹⁰. На некоторых кетенс-помпах можно увидеть клапаны и другой формы, например чашевидной или сферической, но только не на корабельных, где неизменно были тарельчатые клапаны и кожа. Неясно, насколько плотно должна была прилегать кожа. Если бы она прилегала слишком плотно, то клапаны хорошо держали бы воду, но это замедляло бы движение помпы. Если бы клапаны проходили слишком свободно, то вода бы протекала. В целом, по всей видимости, предпочитали скорость в ущерб плотности подгонки.
На нижнем конце помпы цепь проходила вокруг простого роульса. Казалось бы, это слабое место системы, так как клапаны проходят по нему неравномерными движениями. Но нет никаких следов жалоб на него, и только на одном рисунке из Словаря Фальконера показана помпа, которая, по всей видимости, сделана так, чтобы скомпенсировать этот недостаток. На её нижнем колесе имеются выемки для проходящих через него тарелок. Тарелки в традиционной системе в процессе прохождения по роульсу вставали перпендикулярно трубе благодаря присущей цепи гибкости; в новых помпах, появившихся в 1770-х годах, было уже не так.
Нижняя часть помп называлась камерой. В 1680-х годах она состояла из двух пластин, по одной с каждой стороны, через которые проходила ось для роульса. Под камерой находилась пятка, на которую опиралась помпа. Все эти детали, кроме роульса, изготавливались из железа. Роульс был бронзовым. В 1717 году длина камеры должна была составлять от 4 до 5 футов¹¹.
Помпа начинала работать, пока клапан входил в трубу. Обычно это происходило на высоте роульса, а под роульсом нужно было место для того, чтобы клапаны могли обернуться вокруг него. В большинстве случаев роульс ставили на уровне верхней стороны флортимберса, а в самом тимберсе вырубали место для прохода клапанов и цепей под роульсом. И хотя флортимберс вырубали на 1/2 или 2/3 его высоты, на таком низком уровне удалось бы захватить очень мало воды, поэтому нужда в лимбербордовых отверстиях не представляется очевидной, и воду, скорее всего, забирали только выше флортимберса. В основном помпу ставили между двумя тимберсами, чтобы каждый из них можно было вырубить только на половину ширины.
На верхнем конце помпы находилось колесо. По всей видимости, его вытачивали из вяза. По ободу колеса имелись зубья, которые представляли собой Y-образные железные детали, верхние ветви которых изгибались наружу. Стержень Y-образного зуба забивался в колесо, а ветви предназначались для удержания клапанов, когда те оборачиваются вокруг колеса. Такой вид конструкции подвергался сильной критике. Утверждали, что зубья не могут эффективно удерживать клапана, и они часто вырываются под весом воды¹².
Через квадратное отверстие в центре колеса проходила ось, которая крепилась по месту клиньями. Когда на помпе работали, на конец оси устанавливали коленчатую рукоять. До 1730 года используемая для помпы рукоять, по-видимому, имела простую Г-образную форму, на которой места для работы было лишь для 3–4 человек одновременно. Позднее рукоять значительно удлинилась и приобрела форму коленчатого вала с несколькими секциями. Наружный ее конец и середина опирались на пиллерсы и битенги, а вращалась она в бронзовых подшипниках. На помпе такой системы могло работать гораздо больше людей. В 1768 году на помпе 74-пушечного корабля работало 26 человек, а на паре помп «Victory» могло быть задействовано около 30 человек. Поскольку требовалась регулярная смена людей, то в экстренном случае для работы могла быть задействована большая часть корабельного экипажа. К 1750-м годам оси двух помп на одной стороне корабля могли соединять рукояткой, чтобы они работали в тандеме.
 

Кетенс-помпы 17 века с гравюры Филлипса 1690-х годов. Нет признаков наличия бака. Показаны обшивочные доски шахты, а также способ установки коленчатой рукоятки. На рисунках Даммера и Коронелли показаны аналогичные помпы, но не так наглядно. ГММ.
 

От головы помпы к борту корабля вода текла по отливной трубе. Та часть трубы, которая присоединялась к помпе, всегда была квадратного сечения. Остальная часть трубы обычно была круглой, кроме некоторых случаев, когда она имела квадратное сечение по всей длине. К наружному концу отливная труба сужалась, а у борта корабля она поддерживалась легкой рамной конструкцией. Вода вытекала через шпигаты. На некоторых моделях показано, что труба проходит через борт, но ни на моделях, ни на чертежах кораблей нет отверстий, которые позволяли бы это сделать. В 17 веке, по всей видимости, для каждой пары помп имелась лишь одна отливная труба, так как одновременно могла работать только одна помпа. Позднее у каждой помпы появилась своя отливная труба¹³.
Исходно помпа изливалась прямо в трубу, но где-то к 1700 году появился бак. Он представлял собой простую деревянную коробку, проконопаченную по краям. Его ставили вокруг верхней части помпы и прорубали в нем отверстия для отливной трубы и помповых труб. Бак обеспечивал место для определенного количества воды, что обеспечивало равномерный ток воды по отливным трубам. Также это позволяло работать двум помпам на разных бортах корабля одновременно, и часто их соединяли общим баком. При необходимости для разделения помп в середине такого бака могли положить доску. Иногда помповая труба оканчивалась у нижней стороны бака, а в других случаях она выступала немного вверх, возможно, чтобы предотвратить обратный слив воды в трубу, если помпу временно останавливали. Сам бак был приподнят над палубой на несколько дюймов. Его либо ставили на ножки, называвшиеся чаками, либо удлиняли вниз внутреннюю и наружную стороны.
В последующие годы сдвоенный бак вышел из моды, возможно, из-за того, что он мешал доступу к мачте. Приблизительно с середины 18 века помпы, установленные впереди грот-мачты, получили отдельные баки с промежутком между ними. Очевидно, что эти баки при необходимости могли соединяться при помощи труб. К этому времени отливную трубу стали ставить при помощи U-образного проема в наружной стороне бака. Соединяющие трубы ставили на место аналогичным образом.
На обратном пути к камере цепь проходила через другую трубу, которая называлась возвратной. Возможно, что в 17 веке возвратными трубами еще не пользовались, так как в них не было особой необходимости, но с появлением бака понадобилось найти определенные способы предотвращения обратного стока воды через возвратное отверстие. Поэтому возвратная труба должна была немного возвышаться над дном бака. В 1700-х годах возвратная труба не доходила до самой камеры, оканчиваясь примерно на трети пути от днища, возможно, чтобы обеспечить доступ для техобслуживания. Вероятно, так было до замены старого типа помп новым в 1770-х годах.
Поверх колеса устанавливалась полукруглая крышка для защиты его от повреждения и, возможно, для того, чтобы вода не выплескивалась на палубу. Впервые она появляется приблизительно в 1730 году, хотя показана не на всех моделях.

Количество и расположение кетенс-помп

В кораблестроительных контрактах помпы упоминаются редко, хотя иногда указано место, которое нужно оставить для них на палубах. Можно предположить, что помпы изготавливались на верфях или частными подрядчиками и ставились после окончания постройки корабля. Помпы располагались в месте, которое называлось шахтой, а располагалась она вокруг грот-мачты. Помповая шахта проходила через орлоп до трюма и днища корабля. Она имела прямоугольную форму и отгораживалась от остальной части корабля обшивкой из досок. В обшивке шахты имелись дверцы, чтобы можно было добраться до помп.
В начале 17 века на большинстве кораблей было две помпы, стоящие бок о бок на гон-деке позади грот-мачты. На трехдечниках к третьей четверти 17 века было четыре помпы: две позади грот-мачты и две впереди нее. После 1740 года 70-пушечные корабли и суда большего размера тоже стали оснащаться дополнительной парой помп, как и все линейные корабли впоследствии¹⁴.
Помповое колесо приходилось располагать в поперечной плоскости, так как при таком расположении рукоятки можно было поставить в продольном направлении, благодаря чему их можно было удлинять практически бесконечно. Также это несколько упрощало отлив воды непосредственно в отливную трубу до появления бака. Голову помпы нужно было располагать на нижней батарейной палубе, поскольку это была первая палуба, находившаяся выше ватерлинии. Пары помп всегда ставили бок о бок, чтобы помпы на подветренной стороне могли выполнять большую часть работы, особенно в 17 веке, когда между ними не было прямой связи. Если корабль имел значительный крен, например, во время шторма, то вода должна была вытекать с подветренного борта, так как на противоположном борту ей пришлось бы течь вверх.
Хотя традиционная кетенс-помпа преобладала на протяжении многих лет, ее постоянно критиковали. Она не использовалась на самых малых судах, а для больших судов многие предлагали её усовершенствовать или заменить. 

Детали кетенс-помп на корабле «Dorsetshire» 1757 года. 

Сечение через палубы. Передняя помпа показана впереди шахты, а задняя позади. В данном случае помповая шахта обшита не досками, а жалюзийными планками, возможно, для улучшения вентиляции. На более поздних кораблях, таких как «Royal George» и «Victory», эти рейки ставили под углом, чтобы они выглядели как обшивка внакрой (хотя отдельные пояса на самом деле не касались соседних), и чтобы улучшить вентиляцию. К этому времени начали ставить гораздо более длинные коленчатые рукоятки, которые опирались на стойки, поставленные между палубами.

Детали кетенс-помп на корабле «Dorsetshire» 1757 года. Вид сверху на уровне гон-дека.

Детали кетенс-помп на корабле «Dorsetshire» 1757 года. Вид сверху на уровне орлопа.

Кетенс-помпа начала 18 века на сечении по миделю корабля «Resolution» 1708 года. 

Это один из первых примеров кетенс-помпы с баком. Также можно заметить укороченную возвратную трубу. 

Несколько упрощенная модель помп 70-пушечного корабля ок. 1730 года. Это один из первых примеров, на котором показана крышка. Также тут можно заметить проем в баке для установки отливной трубы и короткие коленчатые рукоятки, которые тогда использовались.

Части кетенс-помпы из «Naval Expositor» Бланкли 1750 года. Многие показанные на этом рисунке предметы, должно быть, использовались только для ремонта, но на нем также показана форма зубьев и то, как они крепятся к колесу, коленчатая рукоятка и её крепление к оси, как клапаны ставятся на цепь и отливная труба квадратного сечения.

Вид сверху на помпу на гон-деке раннего 74-пушечного корабля. Это судно отличается тем, что несет лишь одну пару помп, в отличие от большинства кораблей такого же размера, которые к 1750-м годам оснащались двумя парами. Также хорошо показано, как ставились рукояти.

1.    Контракт на "Bombay Castle", op cit
2.    Например, смотрите NMM Draughts, N 6941b
3.    Mainwaring, op cit, с. 180
4.    Например, в PRO Adm 106/3070–1 и NMM SPB/8
5.    Смотрите T.J. Oertling, "The Chain Pump", IJNA 11:2, 1982, с. 113–124
6.    European Magazine: Papers on Shipbuilding, 1795, том II, с. 96
7.    Oertling, op cit, с. 115
8.    NMM AND/33
9.    PRO Adm 95/13, 11 сентября 1717 г.
10.    Например, Blanckley, op cit, с. 125
11.    PRO Adm 95/13, 11 сентября 1717 г.
12.    Например, в NMM SPB/33, Reports on the Coles Bentinck Pump. Oertling, op cit, с. 115
13.    NMM AND/33, SPB/28, AND/31
14.    По всей видимости отдельного указа для этого не было. Эти умозаключения базируются на изучении множества чертежей и моделей, в частности находящихся в ГММ.