В начале 1863 года в Глазго на верфи Непира заложили, по проекту капитана Кольза, двухбашенную канонерскую лодку "Rolf Krake". Эта лодка, строившаяся по заказу Дании, по многим параметрам, в том числе и по конструкции башенных установок, превосходила американские мониторы типа "Passaic". Английский фабрикант и конструктор К.Митчел предложил к лету 1864 года построить такую же лодку для Балтийского флота. Морское министерство дало согласие и 13 июня 1863 года заключило с Митчелом контракт на постройку на верфи "Галерный островок" двухбашенной лодки "Смерч" по типу датской лодки "Rolf Krake". За право изготовления башенной установки системы Кольза Морское министерство обязалось выплатить ему 259 фунтов 17 шиллингов; правда, половину этой суммы отнесли на счет Митчела. Постройка началась 1 августа 1863 года, и уже 11 июня 1864 года "Смерч" сошел на воду. На новой броненосной лодке установили две башенные установки системы Кольза; амбразуры башен располагались почти на уровне палубы. Броневая защита состояла го одного ряда плит толщиной 114,3 мм, крепившихся к вертикальным стойкам. В передней части стенку предполагалось усилить, положив броню в два слоя. Но во время испытаний оказалось, что ядра, разбивая наружный слой, срезают болты крепления. А так как оба слоя устанавливались на одни и те же болты, то внутренний слой мог при этом просто упасть.
Поэтому два слоя в передней части вертикальной броневой защиты заменили одним, но толщиной 152,4 мм. Подкладка под броню представляла собой два слоя тика толщиной 203 и 102 мм (тиковое дерево, растущее в Индии и Индонезии, в тот период широко применялось в кораблестроении; тик отличался мягкостью и в то же время большой прочностью, он хорошо обрабатывался, быстро высыхал, но при этом не коробился и не растрескивался, использовался в основном для изготовления частей, подвергавшихся усиленному износу и воспринимавших большую нагрузку). Кроме того, с внутренней стороны стенку башни обшили железными листами толщиной 25,4 мм. Броневые плиты изготавливались в Англии: толщиной 114,3 мм на заводе "Билл и К"", а толщиной 152,4 мм - на заводе "Джон Браун и К°". Для предотвращения попадания воды в подбашенное отделение (как это происходило на кораблях типа "Ураган") на броненосной лодке "Смерч" впервые в русском флоте установили мамеринец.
Сначала в башнях предполагали установить по два 60-фунтовых гладкоствольных орудия, но с введением нарезной артиллерии появилась возможность значительно усилить вооружение лодки "Смерч". Поэтому в каждой башне установили по одному 203-мм нарезному заряжавшемуся с казенной части орудию. В 1870 году их, как и на мониторах типа "Ураган", заменили 229-мм пушками.
Вращение башенных установок производилось посредством паровой машины мощностью 6 л.с. Машина снабжалась своим котлом и помпой двойного действия. В 1864 году двухбашенная броненосная лодка "Смерч" вступила в строй.
Успешные испытания первых русских башенных установок подтвердили правильность выбранного пути, поэтому при разработке новой кораблестроительной программы, утвержденной в конце 1864 года, особое внимание уделялось башенным кораблям. Наряду с рангоутными броненосными фрегатами "Князь Пожарский" и "Минин" предусматривалось строительство двух броненосных двухбашенных лодок "Русалка" и "Чародейка", а также четырех трехбашенных броненосных батарей "Спиридов", "Грейг", "Лазарев", "Чичагов". К этому моменту стали очевидны преимущества башенных установок Кольза перед башнями Эриксона. поэтому па вооружение новых кораблей приняли английские башни. Авторитет К. Кольза был настолько велик, что фрегат "Минин" решили строить по чертежам спроектированного им фрегата "Captain", мореходные качества которого уже во время строительства вызывали серьезные опасения. Лишь после того, как внезапный шквал опрокинул и потопил "Captain" вместе с его создателем, постройку "Минина" приостановили.
Новые башенные установки в целом повторяли башни лодки "Смерч", имея несколько большие размеры. На "Русалке" и "Чародейке" сначала установили по два 381 -мм и по два 229-мм орудия, со временем замененных нарезными 229-мм. На башенных батареях типа "Спиридов" нарезные 229-мм орудия предусматривались с самого начала.
В ноябре 1866 года на батареях "Спиридов" и "Чичагов" уменьшили число башенных установок до двух. Одновременно все батареи перевели в класс броненосных фрегатов и добавили в наименованиях слово "адмирал". На фрегатах "Адмирал Спиридов" и "Адмирал Чичагов" внутри башен между орудиями установили по одной продольной переборке. Этим достигалась дополнительная защита орудийной прислуги от осколков и пуль, которые могли проникнуть внутрь башни через амбразуры. В дальнейшем такие переборки в башнях не устанавливали и вернулись к ним лишь после русско-японской войны при изготовлении башенных установок линейных кораблей типа "Андрей Первозванный". Башенные установки мониторов снабжались амбразурными заслонами, которые перед выстрелом открывались, а после выстрела закрывались. Конструкция заслонов оказалась не совсем удачной, часто наблюдались случаи заклинивания, поэтому, прежде чем использовать их на новых кораблях, МТК в 1869 году провел на Волховом поле испытания амбразурного заслона, снятого с одного из мониторов. После второго попадания из 60-фунтовой пушки заслон сломался. МТК признал конструкцию непригодной к использованию, а во избежание проникновения в башню через амбразуры осколков снарядов и пуль
Морское министерство предписало во время заряжания поворачивать башню в сторону, противоположную противнику, как это было принято в английском флоте. Башни вращались на медных роульсах диаметром 305 мм, а боевым штырем служила труба с наружным диаметром 655 мм и толщиной стенки 76,2 мм. Труба устанавливалась в чугунной муфте, жестко связанной с палубой. Вращение от паровой машины или от ручного привода посредством системы железных зубчатых колес передавалось на медный зубчатый обод, установленный под основанием башни. По сравнению с башенной установкой Эриксона новая конструкция привода вращения башни имела значительно более высокую надежность и, главное, башня могла вращаться с помощью дублирующего ручного привода, отсутствовавшего в башне системы Эриксона.
Подряд на строительство броненосных лодок "Русалка" и "Чародейка" первоначально получил С.Г.Кудрявцев, но после его смерти вдова передала подряд фирме "Митчел и Ко", строившей корабли там же, где и "Смерч",- на верфи "Галерный островок". Башенные установки изготавливал завод Берда. Строительство башенных фрегатов распределилось следующим образом: "Адмирал Лазарев" - завод Карра и Макфсрсона, "Адмирал Грейг" - Новое Адмиралтейство, "Адмирал Спиридов" и "Адмирал Чичагов" - завод Се-мянникова и Полетики . Эти же заводы, совместно с заводом Берда. изготавливали башенные установки.
Наиболее серьезной проблемой на всех башенных установках того периода являлись орудийные станки (лафеты). Первые конструкции башенных станков отличались от обычных бортовых тем, что основание башенного станка крепилось неподвижно к вращающейся платформе, тогда как у бортовых станков оно снабжалось муфтой. С ее помощью основание, а вместе с ней и весь станок вращались на боевом штыре, центральном или переднем. Откат орудия в первой башне Кольза происходил по плоскости, имевшей наклон вперед, к дульному срезу. Торможение при откате осуществлялось трением станка о раму, а наклонная плоскость и традиционные для того времени канаты способствовали уменьшению длины отката и облегчали накат. Эриксон поставил станок па роульсы и для торможения использовал изобретенный им струнный компрессор, состоявший из пакета чередующихся пластин, так называемых струн, и досок. Струны соединялись с неподвижной рамой, а доски-с откатывающимся станком. С помощью специального приспособления перед выстрелом компрессор зажимался, резко увеличивая коэффициент трения, а после выстрела, для наката, отжимался. Различные зажимающие компрессоры, основанные на трении, в корабельной артиллерии применялись и раньше, но компрессор Эриксона основывался на том принципе, что при постоянном давлении сила трения увеличивается с увеличением числа трущихся поверхностей. Струнный компрессор Эриксона. особенно после того, как английский инженер Армстронг провел некоторые усовершенствования, широко применялся в корабельных и береговых установках вплоть до введения гидравлических компрессоров. В целом надо сказать, что основной особенностью башенных орудийных станков являлась необходимость использования их в строго ограниченном пространстве. Поэтому одной из главных задач при проектировании становился поиск такой конструкции станка, которая при минимально возможных размерах обеспечивала бы минимальную длину отката.
Большая заслуга в разрешении этой проблемы принадлежала начальнику артиллерийской части Кронштадтского порта генерал-лейтенанту Ф.В.Пестичу. По его проектам и под его непосредственным руководством на Кронштадтском морском заводе и в артиллерийских мастерских Кронштадтского порта изготовили нескольких вариантов орудийных станков для орудий разного калибра. После многочисленных переделок и испытаний на Морском артиллерийском полигоне Волкова поля Ф.В.Пестичу в 1871 году удалось разработать оптимальную конструкцию башенного станка для 229-мм нарезной пушки, которыми снабдили все наличные башенные установки на кораблях.
В 1872 году Обуховский завод начал изготовление первого 279-мм орудия. Инженеры завода разработали проект на основе орудия того же калибра фирмы Круппа, но при этом они изменили способ скрепления кольцами, их число и размещение по стволу. Испытания первой 279-мм пушки Обуховский завод провел в 1873 году и вскоре приступил к ее серийному производству. Таким образом, появилась возможность усилить вооружение башенных фрегатов, размерения которых допускали увеличение массы башенных установок и усилий при выстреле. Но размеры самих башен позволяли разместить в них лишь по одному 279-мм орудию, для которого Ф.В.Пестичу пришлось проектировать новый орудийный станок, причем изобретатель поставил целью облегчить управления орудием при значительном увеличении массы станка. Для этого Ф.В.Пестич применил ряд принципиальных новшеств, из которых прежде всего следует отметить зубчатые подъемные дуги. Первые опыты с ними Пестич провел, разрабатывая элевационный станок для 4-фунтовой пушки. Безупречное действие этого станка позволило использовать подъемные дуги и для 279-мм орудия. Причем сначала вращение на дуги передавалось посредством зубчатого колеса со стопорным механизмом. Но вскоре Пестич убедился, что при больших усилиях подобная конструкция не надежна и ввел в нее бесконечный винт (червяк), который сделал вертикальное наведение более плавным, выполняя при этом функцию надежного стопора.
Для увеличения углов вертикального наведения Пестич применил принцип подъема и опускания цапф. Он заключался в том, что при подъеме цапф орудия появлялась возможность опустить ниже дульную часть, увеличивая тем самым угол снижения. Увеличение угла возвышения достигалось опусканием цапф орудий. Такая система применялась в корабельной и береговой артиллерии и раньше, но заслуга Пестича состоит в том, что он впервые использовал для этой цели гидропресс, приводившийся в действие ручными помпами. Это не обеспечивало необходимой скорости вертикального наведения, поэтому вскоре вместо помп установили паровые насосы.
Первые два станка для 279-мм орудий системы Круппа, предназначенных к установке на броненосный фрегат "Адмирал Спиридов", изготовил петербургский завод Голубева. На три остальных фрегата устанавливались орудия Обуховского завода, как уже отмечалось, несколько отличавшиеся от крупповских, поэтому и станки для них потребовали соответствующих изменений. Их изготовил Обуховский завод в новой мастерской, оборудованной специально для сборки станков орудий крупного калибра.
Как и во всех предыдущих конструкциях станков, накат орудия производился без помощи каких-либо специальных механизмов. Такой способ назывался самонакатом. Платформе, по которой откатывался станок, давали небольшой уклон к дулу, а в некоторых случаях, как на башенных фрегатах, дополнительно устанавливались клинья, на которые станок наезжал в конце отката. Клинья увеличивали наклон платформ на 4-5°, доводя его до 8-10°. Это уменьшало длину отката и облегчало самонакат. Во время испытаний башенных установок фрегата "Адмирал Спиридов" в начале августа 1874 года накат орудий происходил без замечаний. Однако большой вес станка вызвал некоторые опасения в том, что при больших углах крена может произойти повреждение направляющих или самого станка. Поэтому Ф.В.Пестич установил так называемый оттяжной ворот. С помощью этого канатного приспособления можно было обезопасить станок от повреждения и, кроме того, производить откат без выстрела. Однако действие оттяжного ворота вызвало ряд нареканий и тогда конструктор, впервые в русском флоте, применил для наката орудия гидродомкраты, которые для всех четырех броненосных фрегатов изготовил завод Голубева.
Применение в башенных установках орудий крупного калибра потребовало механизировать подачу боезапаса. Поначалу экипажи кораблей пытались сделать это своими силами, но вскоре артиллерийское отделение МТК разработало несколько вариантов подачи с применением бомбоносов, тележек и различных подъемных устройств. Отработка этих вариантов производилась на деревянной учебной башне. В наиболее удачной системе подачи, принятой затем на всех башенных установках, использовались тали и лебедки, которые устанавливались на направляющих под потолком башни и имели возможность перемещать боезапас по горизонтали и по вертикали. При замене гладкоствольных орудий, заряжавшихся с дула, на нарезные, заряжавшиеся с казенной части, пришлось внести изменения и в подачу боезапаса, при этом основной принцип сохранялся. Все же эти системы имели большое число недостатков и даже при отлично тренированной прислуге время заряжания как с дула, так и с казны составляло не менее 6- 8 минут, что, соответственно, ограничивало скорострельность башенных установок.
Наведение орудий на цель на мониторах типа "Ураган" производилось с помощью прицелов Кольза. На броненосных лодках и башенных фрегатах для этой цели служили специальные башенные прицелы и так называемые боевые пеленгаторы. Применение прицелов, устанавливаемых на орудие, в большинстве случаев было невозможным из-за малых размеров амбразур. Необходимый угол возвышения придавался орудию с помощью квадранта или стрелки, закрепленной на цапфах.
Первым русским башенным кораблям не довелось участвовать в боевых действиях. Однако опыт, приобретенный во время плаваний эскадры броненосных судов под командованием вице-адмирала Г.И. Бутакова, трудно переоценить. Еще в 1863 году вышел в свет капитальный труд Г.И.Бутакова "Новые основания пароходной тактики", вызвавший большой интерес не только в России, но и за границей. За эту работу Российская Академия наук присудила Бутакову Демидовскую премию. Благодаря стремительному развитию судостроения во второй половине XIX века некоторые положения "Новых оснований пароходной тактики" вскоре потеряли свою актуальность. Тем не менее многие офицеры российского флота прошли хорошую школу службы под командованием Г.И.Бутакова. Ядро эскадры, которую он возглавлял в течение десяти лет (с 1867 по 1877 год), составляли башенные корабли: мониторы типа "Ураган", броненосные лодки "Русалка". "Чародейка" и "Смерч", броненосные фрегаты типов "Адмирал Спиридов" и "Адмирал Лазарев".
Вскоре стало очевидным, что струнные компрессоры башенных установок работают на пределе возможностей и уже не соответствуют все возрастающим баллистическим данным орудий. Кроме того, эта система имела два серьезных недостатка. Во-первых, коэффициент трения, а следовательно, и длина отката в значительной степени зависели от того, в каком состоянии находится пакет струн и досок. В начале 1870-х годов в корабельной артиллерии русского флота вместо лубрикаторов (лубрикатор - парусиновый пакет со смазкой, который вкладывался в камору орудия перед заряжанием. Этим облегчалось движение снаряда но нарезам) стали обмазывать салом снаряды непосредственно перед заряжанием. При этом капли сала попадали на компрессор и уменьшали силу трения, увеличивая длину отката до опасных пределов. По приказу командующего броненосной эскадрой сшили парусиновые покрывала, которыми при насаливании снарядов закрывались компрессоры. После досылки снаряда покрывала снимались. Вторым недостатком струнного компрессора являлось то, что во время стрельбы прислуга не всегда успевала, а иногда просто забывала зажать компрессор. Станок при этом выходил из строя, не обходилось и без серьезных травм. Для исключения подобных случаев применялись специальные устройства, которые с началом отката автоматически зажимали компрессор, но тогда не было возможности регулировать усилие зажатия, что требовалось при изменении веса заряда. Ф.В.Пестичу, несмотря на все его усилия, так и не удалось преодолеть эти недостатки струнных компрессоров. Требовались принципиально новые механизмы - гидравлические. Но российские заводы еще не были готовы к их производству.
