Princip ponorného člunu byl znám mnohem dřív než vhodný systém pro jeho pohon. Takže první ponorky byly poháněné ručně. Dosáhly sice jistých úspěchů a konfederační ponorka Hunley má na kontě první úspěšné potopení nepřátelského plavidla – unijní šalupy Housatonic, ale každému bylo jasné, že bez strojního pohonu jsou pokusy o zvýšení výkonů marné.
První ponorka se strojním pohonem byla francouzská Plongeur z roku 1863 s pístovým motorem na stlačený vzduch z 23 tlakových lahví. Motor měl výkon 60 kW a umožňoval urazit necelých deset kilometrů rychlostí kolem 3,5 uzlu (6,5 km/h), což bylo na nějaké operační nasazení zoufale málo. Bylo potřeba mnohem výkonnější soustrojí.
V tomto ohledu byl slibný parní stroj, který nabízel dostatečný výkon. Měl jen dvě „drobné vady“ – ke své činnosti potřeboval přísun dostatečného množství vzduchu a rozpálený kotel s otevřeným ohněm se nejevil z pohledu bezpečnosti úplně ideální. Nicméně, kde je vůle, žádná překážka není dost velká.
První použitelnou ponorkou s parním pohonem, dokonce nezávislým na přísunu vzduchu, byl výtvor španělského inženýra Narcise Monturiola – Ictineo II. Jeho první pokusná ponorka Ictineo I z roku 1862 byla poháněná ručně. Ictineo II používala pro plavbu na hladině parní stroj. Pro plavbu pod vodou Monturiola vyvinul pohon nezávislý na přísunu vzduchu (Air Independent Propulsion, AIP), využívající k ohřevu kotle exotermické reakce zinku, chlorečnanu draselného (KClO3) a oxidu manganičitého (MnO2). Kromě toho se při reakci uvolňoval kyslík, který posádka využívala k dýchání.
Plán ponorky Ictineo II, dobře je vidět dvojitý trup.
Ponorky měly být původně kovové, ale Monturiola neměl dost prostředků. Navíc byl jeho otec bednář, takže na stavbu použil dřevo. Přitom Ictineo II měla dvojitý trup, vnější hydrodynamický a vnitřní tlakový. Strojní vybavení pořídil „snadno“. Koupil šestiválcový parní stroj a v kovárně jej nechal rozpůlit. Polovinu použil s klasickým kotlem pro plavbu na hladině, druhou polovinu napájel samostatný kotel ohřívaný chemickou reakcí. Ponorka se dokázala ponořit do hloubky kolem 25 metrů a mohla zůstat pod hladinou 7,5 hodiny. Projekt zkrachoval v roce 1867 na nedostatku financí.
Britsko-švédská spolupráce
Další, komu učaroval parní stroj, byla poněkud nesourodá dvojice: anglický vynálezce a kněz George William Littler Garrett a švédský průmyslník Thorsten Nordenfelt. George Garrett postavil v roce 1878 ponorku Resurgam s ručním pohonem. Druhou, stejnojmennou ponorku postavily o rok později britské loděnice Cochran & Co v Birkenheadu. Ponorka měla tříčlennou posádku a poháněl ji Lammův parní stroj s uzavřeným cyklem. Ponorka byla ztracena v roce 1880. Protože měla potíže s pohonem, přesunula se posádka na pomocnou loď, která vzala ponorku do vleku. Vstupní příklop však šel zavřít jen zevnitř. Ponorka nabrala vodu a potopila se. Vrak byl znovu objeven až v roce 1997.
Ponorka Resurgam
Francouzský doktor Emile Lamm vymyslel a otestoval takzvaný čpavkový motor, který ji poháněl. V roce 1886 postavil pro New Orleans „bezohňovou lokomotivu“ (Fireless locomotive), používanou k pohonu tramvají. Tramvaj byla sice bez ohně, ale rozhodně ne bez zápachu. Takže obyvatelé New Orleans doslova „se slzou v oku“ vzpomínali na doby, kdy v ulicích bylo cítit jen kouř ze spáleného uhlí parních tramvají nebo koňský trus.
Přestože byla celá koncepce ponorky dost nepraktická, především kvůli nadměrnému teplu a zápachu, upoutala pozornost zmíněného švédského průmyslníka Thorstena Nordenfelta. Nordenfel poskytl finanční pomoc a další Garettovy ponorky se stavěly pod jeho jménem. V roce 1885 byla ve Stokholmských loděnicích dokončena ponorka Nordenfeld I. Byla dlouhá bezmála dvacet metrů a měla výtlak 56 tun.
K pohonu na hladině sloužil šestiválcový parní stroj s výkonem 75 kW a zatažitelným komínem. Ponorka byla vybavena dvěma tlakovými nádobami, natlakovanými při plavbě na hladině. Pod hladinou fungovala podobně jako akumulační parní lokomotivy používané ve výbušných provozech. Využívala páru ze zásobníků, takže nepotřebovala přísun vzduchu. Zajímavostí je, že pro vertikální pohyb používala dvojici svislých šroubů na bocích. Dokázala se ponořit do hloubky patnáct metrů, na hladině dosahovala rychlosti devět uzlů (16,5 km/h), pod vodou tři uzly (5,5 km/h).
Ponorku koupilo řecké námořnictvo, aby představovala hrozbu pro tradičního rivala – Turecko. Byla vyzbrojena jedním torpédem Whitehead ráže 355 mm a kanonem Nordenfeld ráže 25 mm. Řekové ji přesunuli do přístavu Pireus, kde ji rozsáhle testovali. Nikdy nebyla operačně nasazena a v roce 1901 byla jako zastaralá sešrotována.
Abdul Hamid pod tureckou vlajkou
Zájem projevilo i Turecko, které koupilo dvě prakticky identické ponorky Nordenfeld II a III, dokončené v letech 1886 a 1887. Ty byly mnohem větší než Nordenfeld I. Při délce třicet metrů měly výtlak 176 tun. Výzbroj tvořila dvě torpéda Whitehead a dva kanony Nordenfeld ráže 25 mm. Posádku tvořilo pět mužů. Turecké námořnictvo zařadilo Nordenfeld II do výzbroje jako Abdul Hamid a Nordenfeld III jako Abdul Mecid. Uhlím vytápěný kotel poskytoval páru pro parní stroj s výkonem 186 kW. Ten dokázal ponorce na hladině udělit rychlost šest uzlů (11 km/h). Pára ze zásobníku stačila na dosažení rychlosti čtyři uzly (7,4 km/h) pod hladinou.
Ponorka Abdul Hamid se zapsala do historie tím, že jako první odpálila torpédo pod hladinou, zasáhla cílovou loď a potopila ji. Obě turecké ponorky zůstaly v Cařihradě (dnes Istanbul) až do roku 1914. Uvažovalo se s nimi pro obranu přístavu, ale při obhlídce bylo zjištěno, že trupy jsou tak zrezivělé, že nasazení by mohlo být nebezpečnější vlastním posádkám než nepříteli.
Dvojkanon Nordenfeld z výzbroje ponorek
Posledním pokusem byla ponorka Nordenfeld IV, postavená v roce 1888 pro carské Rusko. Ponorka byla dlouhá 38 metrů, měla výtlak 270 tun a velmi moderní tvar trupu. K pohonu sloužily dva parní stroje Vierfach s celkovým výkonem 883 kW a dvěma zatažitelnými komíny. Posádku tvořilo devět mužů. Udává se, že na hladině dosahovala rychlosti až patnáct uzlů (27,7 km/h). Výzbroj tvořila dvě torpéda Whitehead a tři dvojkanony Nordenfeld ráže 25 mm. Ponorku stavěly anglické loděnice v Barrow-in-Furness. Nebyla příliš stabilní. Když byla vlečena do St. Petěrburgu na předání zákazníkovi, převrátila se a potopila u Jutska. Byla vyzdvižena, ale Rusové ji odmítli převzít a zaplatit. Protože se nenašel jiný zákazník, byla sešrotována.
Francouzská škola
Mezitím došlo ke dvěma zásadním objevům. V roce 1876 byl vynalezen zážehový (benzínový) motor a v roce 1893 vznětový (naftový) motor. Použitelný elektromotor existoval již bezmála půl století od roku 1834 a Voltův sloup, jinými slovy elektrický článek, od roku 1800. Zajímavé je, že první ponorky s elektrickým pohonem postavil až v roce 1884 polský inženýr Stefan Drzewiecki. Ponorky s motorem o výkonu 0,75 kW testoval na řece Něvě. Nicméně, kdo by si myslel, že tím parní ponorky navždy skončily, tak je na těžkém omylu. Důvod byl prostý. Výkony motorů s vnitřním spalování ještě nedosahovaly potřebných hodnot, takže neochvějným králem pohonu byl stále parní stroj.
Francouzi stavěli od roku 1907 sérii ponorek třídy Pluviôse. První z nich byla zařazena do služby v roce 1908. Koncepčně se podobala moderním diesel-elektrickým ponorkám, jen s tím rozdílem, že místo vznětového motoru měla parní stroj. Ani tato koncepce nebyla ničím novým, navrhoval ji již jistý konfederační inženýr Alsitt v roce 1863, ale tehdy se mu ji nepodařilo prosadit.
Vendemiaire, jedna z ponorek třídy Pluviôse
Ponorky měly délku přes 51 metrů a plný výtlak 561 tun. K pohonu na hladině sloužily dva sdružené parní stroje s trojnásobnou expanzí a celkovým výkonem 510 kW. Každý poháněl jeden lodní šroub. Stroje byly napájené párou ze dvou kotlů du Temple. Díky tomu dosahovaly ponorky na hladině rychlosti až dvanáct uzlů (22,2 km/h). Pod hladinou ponorku poháněly dva elektromotory s celkovým výkonem 338 kW, takže pod hladinou dosahovaly slušných osm uzlů (14,8 km/h). Posádku tvořili dva důstojníci a 23 mužů.
Celkem bylo postaveno osmnáct jednotek. Ponorky měly při plavbě na hladině dosah až 1 600 km při rychlosti jedenáct uzlů (20,3 km/h) a pod vodou dokázaly urazit až 130 km při rychlosti 2,8 uzlu (5,2 km/h). Výzbroj prvních šesti ponorek (Pluviôse, Messidor, Ventôse, Germinal, Floréal and Prairial ) tvořil jeden torpédomet ráže 450 mm. Další ponorky třídy Pluviôse nesly čtyři torpéda stejné ráže na vnějších závěsech na bocích trupu a další čtyři byly připravené k přebití.
Ponorky třídy Pluviôse bojovaly za první světové války. Zajímavé je, že jakkoli vypadá parní pohon na ponorce nebezpečně, z osmnácti postavených ponorek třídy Pluviôse byly tři potopeny nepřátelskými plavidly, tři se srazily s vlastními plavidly, ale žádná nebyla ztracena v důsledku exploze kotle nebo poruchy na parních strojích. Ponorky třídy Pluviôse měly „pokračovatelky“ v třídě Brumaire, které již byly poháněné dieselovými motory místo parního stroje. Některé zdroje uvádějí, že dvě nebo čtyři jednotky používaly parní stroj.
Cesta k třídě Kalamity
Do ponorek s parním pohonem se pustili i Britové. Jejich ambicí bylo postavit ponorky schopné operovat v rámci oceánské floty. K tomu musela ponorka na hladině dosahovat rychlosti přes 21 uzlů, což byl výkon, o jakém se mohlo diesel-elektrickým ponorkám jen zdát ještě dobrých padesát let. Britové se samozřejmě pokoušeli dosáhnout potřebné rychlosti s využitím dieselových motorů, ale ani radikální koncepce třídy J s trojicí šroubů, každý poháněný dvanáctiválcem Vickers s výkonem 890 kW, nestačila. Klíčem k takovým výkonům byla jedině pára, ovšem v kombinaci s novinkou – parní turbínou.
Jako první objednala Admiralita tři ponorky třídy Swordfish. Na jejich konstrukci, speciálně na dvojitém trupu Britové spolupracovali s italskou společností Fincantieri z Terstu a jejím konstruktérem Cesare Laurentim. HMS Swordfish byla velká ponorka s délkou trupu přes sedmdesát metrů a plným výtlakem 1 123 tun. Dvojitý trup měla jen částečně, asi na 75 procentech délky. Velká pozornost byla věnovaná bezpečnosti. Trup byl sedmi přepážkami rozdělen na osm vodotěsných oddílů. Na ponorce bylo telefonní spojení. Balastní zátěž bylo možné vypustit z přední i zadní části ponorky.
K pohonu ponorky sloužily dva lodní šrouby. Na hladině byl každý roztáčený parní turbínou Parsons s výkonem 1 500 kW. Páru dodával jeden kotel typu Yarrow spalující mazut, kterého měla ponorka v nádržích 104 tun, což jí umožňovalo dosah 5 600 km při rychlosti 8,5 uzlu (15,7 km/h). Pod hladinou ponorku poháněly dva elektromotory s výkonem po 500 kW, napájené z 64 baterií. Ty umožňovaly dosáhnout pod hladinou rychlosti deset uzlů (18,5 km/h).
Konstrukce zatahovacího kanonu
Hlavní výzbroj tvořil pár torpédometů ráže 530 mm a čtyři torpédomety ráže 460 mm. Pomocnou výzbrojí byla dvě třípalcová (76 mm) děla, zatažitelná pod příklopy, aby během plavby nenarušovala hydrodynamickou čistotu trupu. Zatažitelný komín byl umístěn za velitelskou věží, později byl upraven na pevný. Nouzový ponor trval zhruba patnáct minut. Z původně plánovaných tří jednotek byla dokončena jen jedna, která byla používaná jako pokusná, protože na hladině nedosahovala plánované rychlosti, ale „jen“ osmnáct uzlů (33,3 km/h). V roce 1919 byla HMS Swordfish vyškrtnuta ze seznamu plavidel královského námořnictva a sešrotována.
Zkušenosti s HMS Swordfish byly aplikované na třídě K. To byly skutečně obří ponorky, ve své době největší na světě. Při délce trupu 103 metrů měly výtlak 2 550 tun, což je stejně jako torpédoborce třídy Fletcher z druhé světové války. Posádku tvořilo šest důstojníků a 53 mužů.
Ponorka třídy K s upravenou přídí
Ponorky byly poháněné dvěma šrouby, každý roztáčela parní turbína Parsons nebo Brown-Curtis s výkonem 3 900 kW (!). Páru dodávaly kotle typu Yarrow spalující mazut. Ponorka měla dosah 1 500 km při plavbě maximální rychlostí a 23 200 km (!) při plavbě ekonomickou rychlostí deset uzlů (19 km/h). To je výkon překonávající mnohé křižníky. Na hladině dosahovaly ponorky třídy K rychlosti 24 uzlů (44,4 km/h) , což je rychlost, jaké nedosahuje řada ponorek s jaderným pohonem.
Ponorka měla dva sklápěcí komíny. Nouzový ponor, včetně uhašení kotlů, trval kolem pěti minut. Rekord dosažený posádkou K8 byl 3 minuty 25 sekund. K pohonu pod hladinou sloužily čtyři elektromotory s výkonem 1 070 kW napájené z baterií. Pro jejich dobíjení byl na palubě dieselový motor Vickers s výkonem 600 kW. Pod hladinou dosahovaly ponorky rychlosti osm uzlů (14,8 km/h) a při této rychlosti měly dosah 15 km.
Nákres ponorky třídy K
Jak je to s tou párou?
Pozoruhodná byla výzbroj deseti torpédometů. Čtyři hlavně byly na přídi, jak je běžné. Další čtyři torpédomety byly uprostřed trupu napříč. Pro konstruktéry bylo zjevně snazší namontovat a utěsnit další torpédomety, než zvýšit rychlost otáčení tak velkého plavidla. Poslední dvě hlavně měl otočný torpédomet namontovaný na palubě v nástavbě za věží. Ten bylo možné používat jen na hladině stejně jako tři palubní děla, dvě ráže 102 mm a jedno ráže 75 mm.
Původně byla objednána stavba dvacet jedna kusů, ale dokončeno bylo jen sedmnáct. Žádná z ponorek nebyla potopena nepřítelem. Nicméně šest se potopilo v důsledku různých nehod. Proto třída „vyfasovala“ od posádek nelichotivou přezdívku „Kalamity class“. Co je však podstatné, stejně jako u francouzské třídy Pluviôse, nebyla žádná ztráta způsobena havárií na parním pohonu nebo nějaké jeho části. Takže tvrzení, že parní pohon na ponorce je fatální omyl není úplně podložené. Ponorky třídy K sloužily do poloviny dvacátých let, kdy byly postupně vyřazované a sešrotované. Nejdéle přežila K26, kterou nevyhnutelný osud potkal až v roce 1931.
Posledním projektem parní ponorky, který se však nedočkal realizace, byly německé „ponorkové křižníky“ Projekt 50 z roku 1918. Tyto obří ponorky měly mít délku trupu 125 m a výtlak 5 350 tun. K realizaci nedošlo, protože Německo v té době již nemělo na podobné projekty výrobní kapacity, čas a ani peníze.
Na závěr jedna poznámka. Dnešní ponorky s jaderným pohonem jsou v podstatě také poháněné parními turbínami. Jen jim již nikdo neříká parní. Jediný rozdíl je v tom, že místo kotle na uhlí nebo mazut mají jaderný reaktor a místo topiče obsluhu reaktoru. Jinak je úkol těchto členů posádky prakticky stejný, zajistit dostatek páry.
