Sklep

Ciekawe publikacje, archiwalne egzemplarze magazynów

Wynalazca z Wrocławia i jego okręt podwodny

W księgarniach pojawiła się książka zatytułowana „1001 wynalazków, które zmieniły świat”. W książce tej można znaleźć opisy kilku wynalazków związanych z nurkowaniem, przebywaniem i pracą pod wodą. Jest także wpis o okręcie podwodnym. W obszernej przedmowie jeden z współczesnych, angielskich wynalazców podkreśla, że „każdy człowiek nosi w sobie wynalazek”. To prawda, ale byli i nadal są tacy ludzie, którzy noszą w sobie wiele wynalazków, a ich genialnych umysłów nie ogranicza tylko jedna dziedzina.

Razem z Justyną Wasiak, germanistką- nurkiem, od ponad roku śledzimy losy pewnego wszechstronnego wynalazcy z 18-to wiecznego Wrocławia, którego wynalazki na pewno zainspirowane zostały konkretną potrzebą (proteza ręki, wózek inwalidzki, drabina ratownicza strażacka, urządzenie do fizjoterapii, pomoce szkolne dla niewidomych), a również potrzebami wojska, bo wojna podobnie jak potrzeby codzienne życia, inspirowała i inspiruje nadal wynalazców. Naszym wynalazcą z Wrocławia jest K.H. Klignert (1760-1828), znany nam przede wszystkim ze skafandra do nurkowania. O skafandrze napisano już bardzo dużo, dlatego dziś skupiamy się na zaprojektowanym przez Klingerta okręcie podwodnym. Zasady działania okrętu Klingert opisał w 1795 r., czyli 2 lata przed powstaniem skafandra. Tyle tylko, że skafander opisany został w wydanej drukiem broszurce, której może łącznie 8 kopii znajduje się w bibliotekach na świecie, a rękopis okrętu przeleżał się nietknięty w archiwach Berlina 230 lat, dopóki nie odkryła go szukająca materiałów o Klingercie nasza koleżanka Justyna. Opisowi towarzyszył rysunek, o którego istnieniu nikt nie wiedział. W tym artykule publikujemy go po raz pierwszy na świecie. Dzięki zgromadzonym materiałom historycznym wiemy, że model okrętu prawie do śmierci Klingerta znajdował się w jego posiadaniu, i że był regularnie pokazywany na organizowanych we Wrocławiu wystawach przemysłowych. Skąd człowiekowi, mieszkającemu z dala od morza, nad rzeką, w której największa głębokość wody nie przekraczała 6 metrów, przyszedł pomysł na okręt podwodny?.

O okrętach podwodnych mówiono już w średniowiecza. Powstały nawet plany okrętów autorstwa Guido daVigevano (1280-1349) i Roberto Valturio ((1405–1475, rysunek z De Re Militari 1472). Pierwszy prototyp nadający się do praktycznego zastosowania stworzył Anglik William Bourne w 1578 r. Miała to być łódź całkowicie zanurzona pod wodą, poruszana przy pomocy wioseł, zrobiona z drewna obszytego skórą. Do zanurzania stosowano ręcznie operowaną drewnianą, gwintowaną śrubę przy pomocy której regulowane tłoki ściskały znajdujące się na bokach skórzane torby z wodą, zmniejszając lub zwiększając zawartość toreb. Pierwszy okręt podwodny skonstruował w 1605 r. Magnus Pegelius, matematyk ze Szczecina, znany przed wszystkim z pierwszej transfuzji krwi. Okręt podobno jednak zatonął w mule rzecznym.

Pierwszym okrętem podwodnym, którym udało się płynąć bez tragicznych skutków pod wodą był okręt zbudowany w 1620 r. by przez Korneliusza Drebbela, Holendra w służbie angielskiego króla Jakuba I. Napędzany wiosłami, okręt posiadał pojemniki z powietrzem z przewodami idącymi do wioślarzy. Z opisu trudno zrozumieć zasady działania tego okrętu, wielu twierdzi, że był to po prostu dzwon ciągnięty przez łódź. Dwie różne wersje tego okrętu testowano w Tamizie w latach 1620 i 1624. Początkowo okręty podwodne miały służyć eksploracji podwodnej, ale wkrótce zauważono ich potencjał militarny. Strategiczne zalety okrętu podwodnego pierwszy opisał Biskup John Wilkins z Chester w wydanym w 1680 r. dziele „Mathematical Magick” czyli „Magia Matematyki”. Wilkins zamieszcza tam ponad 11 stron bardzo trafnych obserwacji dotyczących okrętów podwodnych, które nazywa „podwodnymi arkami” . Zwraca jednakże uwagę na istniejące trudności, które trzeba pokonać , np. jak zaopatrzyć okręt w wystarczającą ilość powietrza zarówno dla potrzeb ludzi jak i urządzeń do oświetlania wnętrza; jak rozwiązać problem otwierania okrętu i wkładania lub wyjmowania z niego przedmiotów ( jest tu znakomity opis czegoś, co dziś nazywamy śluzą.) Pomiędzy 1690 a 1692 francuski fizyk Denis Papin zaprojektował i zbudował 2 okręty podwodne. Pierwszy projekt, ten z 1690 to mocne i ciężkie kwadratowe pudlo z metalu, wyposażone w wydajną pompę mającą pompować powietrze do kadłuba, aby zwiększać ciśnienie wewnętrzne. Kiedy oczekiwany poziom ciśnienia został osiągnięty otwierano w kadłubie otwory i wpuszczano trochę wody. Pierwszy okręt przypadkowo został zniszczony, ale drugi ten z 1692 r., który miał już kształt owalny działał na podobnej zasadzie. Pompa wodna kontrolowała wyporność okrętu. Podobno udane próby z tym okrętem odbyły się w Niemczech w rzece Lahn.

 

Do połowy 18 wieku w Anglii opatentowano ponad kilkanaście okrętów podwodnych. W 1747 r. Nathaniel Symons opatentował i zbudował pierwszy okręt, w którym do zanurzenia zastosowano pojemniki balastowe. W tym projekcie skórzane worki napełniano wodą, i za pomocą specjalnego mechanizmu wyciskano z tych toreb, żeby okręt mógł wypłynąć na powierzchnię. W 1749 w angielskim czasopiśmie „Gentlemen’s Magazine” ukazało się tłumaczenie z łaciny opisu okrętu podwodnego Giovanni Borelliego, włoskiego fizyka i matematyka. Opis okrętu pochodził z wydanego w 1680 r. w dzieła Borelliego De Motu Animalium – Ruch zwierząt. „ Niech okręt ACEG ma w dnie EF wyborowane otwory NNN i pojemniki ze skóry koziej z lejkami przymocowanymi szczelnie do otworów N, albo przy użyciu małych gwoździ lub albo lin uszczelniających otwory tak, że woda wpływająca z zewnątrz będzie wchodzić do pojemników a nie do kadłuba okrętu, Kiedy wszystkie pojemniki ON, ON są już napełnione okręt będzie zajmował mniej miejsca wodzie niż poprzednio, i zacznie się zanurzać. Ale jeśli ściśniemy pojemniki przy pomocy prętów PO , czy przez skręcanie czy inną metodą, woda wydali się z okrętu przez dziury NN i okręt zacznie się wynurzać. Taki okręt może być wyposażony w wiosła mieszczące się w otworach V, V, znajdujące się po bokach kadłuba, i uszczelnione przy użyciu rękawów ze skóry koziej”. Pierwszy raz militarnie zastosowano okrętu podwodny w 1776 r.- był to „Turtle” (Żółw) ręcznie napędzany jednoosobowy okręt podwodny skonstruowany przez Amerykanina Dawida Bushnella, który użył go przeciw Anglikom. Żółw był zbudowany z drewna i mosiądzu w formie szczelnej, jajowatej, jednoosobowej kapsuły. Dwie śruby, napędzane pedałami i korbą, pozwalały manewrować pod wodą zarówno w pionie jak i poziomie. Miał zbiorniki balastowe, które napełniano by uzyskać zanurzenie, a potem, żeby wrócić na powierzchnię opróżniano je za pomocą pompy ręcznej. Jeden człowiek obsługiwał wszystko. Na górze okrętu znajdował się świder do wiercenia dziur w drewnianych kadłubach atakowanych okrętów. Do dziur mocowano ładunek wybuchowy odpalany za pomocą mechanizmu zegarowego.

Wróćmy teraz do H.K. Klingerta, który spokojnie pracuje w warsztatach szkolnych jednego z najlepszych gimnazjów Wrocławskich, szkole przy kościele Św. Marii Magdaleny. Wrocław jest już częścią Królestwa Pruskiego. W mieście mieszka dużo wojska, a król Prus postanawia uregulować rzekę Odrę, żeby ułatwić transport wojsk z południa na północ, do Bałtyku. Klingert jest zdolny i chętny do nauki, czyta wszystko, co jest dostępne w bibliotekach Wrocławia, i widzi szansę na zarobek. Opis którego okrętu podwodnego trafił w jego ręce? Sądząc po pewnych podobieństwach w oznakowaniach rysunku – Borelliego. Sądząc po zastosowaniu opóźnionego ładunku wybuchowego – Bushnella. Zobaczmy więc co sam Klingert pisze o swoim okręcie. Jest to tłumaczenie z dokumentu pisanego ręcznie przez Klingerta (tłumaczenie zrobiła Justyna) , ale odcyfrowanie rękopisu wykonał dla nas Michael Jung, biograf Klingerta, dla którego dokument ten i rysunek był nowością i nie lada atrakcją. „Wynalezionym przeze mnie statkiem, pokazanym na rysunku, z załączonym modelem, można schodzić pod wodę i wysadzać inne statki w powietrze; może on również służyć do innych celów, jak na przykład ratowanie ludzi w niebezpieczeństwie.
A. Statek pokazany na rysunku ma 24 stopy (7,2 m) długości, 6 stóp (1,8 m) szerokości, zanurza się na 12 stóp (3,6 m) i jest całkowicie wodoodporny.
B. Klapa wejściowa do okrętu uszczelniona jest skórą nasączoną olejem.
C. Wokół klapy wejściowej jest falochron, żeby woda nie wchlapywała się do okrętu nie. W obramowaniu są małe otwory, przez które woda może uciekać podczas wypływania.
D. Wewnętrzna kabina okrętu ma 12 stóp długości, 6 stóp szerokości i 6 wysokości, co oznacza 432 stopy sześcienne powietrza, na którym 3 osoby mogą żyć przez pół dnia, czyli tyle osób ile stanowi niezbędna załoga – 2 osoby do wiosłowania i 1 do sterowania zmieniające się funkcjami.
E+ EE. Okno zrobione jest z wypukłego szkła, żeby można było rozglądać się pod wodą; ale (kiosk – czyli to nad wodą) musi być zabezpieczony kratą; kiosk może także mieć kształt dzwonu pozwalając rozglądać się na powierzchni bez otwierania statku; powinno mieć tylko około 1 stopy sześciennej powierzchni, ponieważ w innym razie przy większej powierzchni statek będzie miał więcej problemów z zanurzeniem, tak jak na innych statkach kiedy na powierzchni wchodzą na nie ludzie, trzeba uzyskać równowagę, zanim rozpocznie się zanurzenie.
F+F. Dwa cylindry na stojaku z tłokami napędzanymi korbą i zębatką, pomagają zwiększać lub zmniejszać objętość powietrza co powoduje, że statek podnosi się i opada, poprzez wypychanie wody przez tłok w pierwszym przypadku , a wciąganie w drugim. Pojemność obu cylindrów to 10 stóp sześciennych, ciężar wody wchodzącej do cylindrów to 600 funtów, jako obciążenie mające pomóc statkowi się zanurzyć.
G.H.I.K.L.M. To pomieszczenia na balast, który oprócz ciężaru statku i ludzi, musi zrównoważyć wodę, o objętości około 390 stóp sześciennych.
N. Dwa wiosła dzięki którym statek może płynąć pod wodą do przodu, mogą być także używane do kontroli zanurzenia aby zapobiec opadnięciu na dno. To może być osiągnięte przez ćwiczenie, w którym kąt zanurzenia jest nie większy niż 30 stopni od linii horyzontu. W ten sposób okręt porusza się po linii falistej pod wodą, i w ten sposób nigdy nie spadnie na dno.
O. Sterowanie okrętem przy pomocy kompasu, który sternik powinien posiadać może być ustawiane; w ten sposób ustawia się namiary kierunkowe, po których pod wodą będzie płynął statek. Używa się do tego także pomiaru czasu, można to osiągnąć przy pomocy ćwiczeń, i w ten sposób można osiągnąć wyznaczone punkty lub statki nieprzyjacielskie, które potem można obejrzeć przez okno obserwacyjne okrętu w postaci czarnych kadłubów, można to osiągnąć przy pomocy ćwiczeń pod wodą, dostać się pod ten statek i naszą łódź podwodną unieść do góry żeby podjąć kolejne działania.
P. Pokazuje dwa skórzane rękawy głęboko nasączone olejem dla każdego wiosła, które są przymocowane do kadłuba przy pomocy śrub, żeby wiosła mogły działać bez zalewania statku wodą. Q. Urządzenie ssąco-tłoczące ze zbiornikiem wody nadmiarowej, która mimo wszystkich ostrożności może wedrzeć się do środka i może obciążyć okręt, i którą można wypompować również pod wodą, a nadmiar wody powyżej 10 sześciennych stóp może spowodować, że statek nie będzie mógł unieść się do góry. W tej objętości, gdzie woda jest wypompowywana znajduje się kran, którym można dodatkowo pobrać wodę z zewnątrz, i przez to obciążyć dodatkowo statek.
R. To wodoszczelna skrzynia, która według potrzeb może pomieścić 2 sześcienne stopy prochu. Umocowana jest na dwóch żelaznych, 1 calowych prętach zakończonych na górze zadziorami, które mogą być ostrzone. Dolna część pręta przechodzi poprzez skórzaną uszczelkę nasączoną olejem do wnętrza statku. Służy do przybicia skrzyni z prochem do statku nieprzyjaciela, do czego służy drewniany młotek. W skrzyni z prochem znajduje się zapalnik, zawierający prosty, bezpieczny mechanizm czasowy odmierzający 1/4 lub ½ godziny. Podłączony jest do niego sznur, który wchodzi do statku poprzez uszczelkę skórzaną, i który uaktywnia go poprzez pociągnięcie mechanizmu, kiedy skrzynia z prochem jest już dobrze zamocowana i można szybko się zanurzyć, i dzięki temu zaoszczędzić czas aby oddalić się od statku.
S. To dwa identyczne, krótkie żelazne kołki, do natychmiastowego zatkania obydwóch otworów po prętach. Ponieważ skrzynia z prochem jest cięższa niż woda, i znajduje się podczas zanurzania na górnym pokładzie, dla wyrównania wyporności trzeba będzie ten brakujący ciężar wyrównać wodą przy pomocy kranu.

 

Mam nadzieję, że tym opisem okrętu, udowodniłem wszystkie teoretyczne przyczyny i możliwości, jak okręt może pod wodą działać”. Wrocław, 8 kwietnia 1795, mechanik K.H. Klingert. Chociaż we Wrocławiu nie było morza, i zastosowanie okrętu podwodnego w naszym dzisiejszym rozumieniu nie wchodzi w grę, należy pamiętać, że za czasów Klingerta zejście pod wodę nawet na 3 metry to już było nurkowanie głębokie. Pomysł okrętu podwodnego nie wiązał się z pokonywaniem dużo większych głębokości. Pewnie po czasie, praktyczny Klingert uznał, że łatwiej będzie zrobić skafander, co uczynił w 1797 r. wykorzystując w rysunkach pojemnika na powietrze pewne elementy swojego okrętu podwodnego.