Непотопляемость на бумаге. Была ли гибель «Титаника» предопределена?⁠⁠ (8 фото)

14 апреля 1912 года крупнейший пассажирский лайнер своего времени шёл сквозь ледяные поля Северной Атлантики. В 23:40 его вперёдсмотрящий заметил айсберг прямо по курсу. Спустя два часа сорок минут «Титаник», объявленный непотопляемым, скрылся под водой, забрав с собой более полутора тысяч жизней. Официальный вердикт звучал коротко — столкновение с куском льда. Однако простой ответ никогда не устраивал ни инженеров, ни историков, ни обывателей.





«Титаник» на стапеле перед спуском на воду, май 1911 года. Судно построено в гавани Белфаста. В наши дни район строительства носит название «Квартал Титаника»

Почему лайнер длиной больше двух футбольных полей, построенный по последнему слову техники, затонул так стремительно? Современные исследования ясно указывают, что катастрофа стала результатом большого ряда факторов, среди которых конструктивные компромиссы и спорные инженерные решения являются, пожалуй, решающими.

Заклёпки и сталь

Строительство «Титаника» началось на верфи Harland & Wolff в Белфасте 31 марта 1909 года. На стапелях уже был заложен киль первого судна серии, «Олимпика». Проект был монструозным: длина 269,1 м, ширина 28,19 м, высота от киля до верхушек труб — более 53 м. Проектное водоизмещение составляло порядка 52000 тонн. Обшивка корпуса собиралась из примерно двух тысяч стальных листов толщиной от 25 до 38 мм. Самые крупные плиты достигали 9,1 м в длину и весили до 4,5 т каждая. В нижней части корпуса, ближе к днищу, стальные листы укладывали внахлёст для прочности, а выше скулы, на почти плоском борту, соединяли торцами без наложения краёв — так поверхность оставалась гладкой.

При постройке «Титаника» использовали более трёх миллионов заклёпок общим весом порядка 1200 т. В центральной, наиболее напряжённой части корпуса их надёжно и плотно загоняли гидравлическими машинами. В носу же и корме, где обводы усложнялись, приходилось полагаться на ручную клёпку. Эта небольшая производственная деталь спустя три года станет одним из факторов катастрофы.

Когда в 1990-х годах со дна подняли фрагменты обшивки и заклёпок, металлография преподнесла историкам неожиданный сюрприз. Сталь корпуса формально не была бракованной — она полностью соответствовала стандартам 1912 года. Но химический анализ выявил в ней повышенное содержание серы и фосфора при крайне низком содержании марганца. Дело в том, что сталь для «Титаника» поставляли заводы Дэвида Колвилла в Глазго, где её выплавляли в мартеновских печах с кислой футеровкой. Такая футеровка не поглощала вредные примеси, и сера с фосфором оставались в металле. Чтобы связать серу в безвредный сульфид марганца, требовался, очевидно, марганец, но его содержание оказалось недостаточным. В результате соотношение марганца к сере составило всего 6,8:1. Для сравнения, в современных сталях эта пропорция доходит до 39:1. Не связанная с марганцем сера образовывала хрупкий сульфид железа, который создавал сеть микроскопических трещин и пустот по границам зёрен металла. Это резко повышало температуру хрупко-вязкого перехода до +20…+40 °C, что делало сталь крайне хрупкой в ледяной воде (-2 °C), той самой температуры, которую имела вода в ночь катастрофы. В результате обшивка корпуса при ударе растрескалась, а не смялась, что тоже повлияло на размеры полученной пробоины.

В изогнутых секциях корпуса применяли заклёпки из кованого железа диаметром до трёх сантиметров, изготовленные с аномально высоким содержанием шлака — стекловидного побочного продукта производства. Нормой для кованого железа того времени считается 2-3% шлаковых включений (в наши дни менее 1%), тогда как в заклёпках «Титаника» этот показатель в среднем достигал 9,3%. Причиной двукратного превышения стала производственная лихорадка, в которой оказалась верфь. Одновременное строительство «Олимпика» и гонка с конкурентами из Cunard Line создали колоссальное давление на производственные процессы. Неудивительно, что возник дефицит квалифицированных кадров и качественного материала. Чтобы закрыть потребность в трёх миллионах заклёпок, верфь закупала их у дополнительных поставщиков, нередко используя железо классом ниже.

Любопытно, что корпус «Титаника» не был цельным — впрочем, это не особенность конкретного лайнера, а стандартное решение для крупных судов и по сей день. Чтобы гигантское судно не разломилось от волн на море, инженеры предусмотрели три компенсационных шва в надстройке. Такая конструкция придавала верхней части корпуса необходимую гибкость и позволяла противостоять знакопеременным нагрузкам при качке.



«Титаник» в сухом доке Томпсона на финальном этапе достройки. Примечательно, что последняя труба не была подключена к котлам и не выводила дым, а служила вытяжкой для воздуха и пара из машинного отделения и камбузов

Победа удобства

Инженеры «Титаника» не поскупились на конструктивные меры безопасности, по крайней мере, на чертежах. Основу защиты составляло двойное дно — внутренняя «коробка» высотой от 1,6 до 1,98 метра, разделённая на 46 отдельных отсеков-танков и протянувшаяся почти по всей длине корпуса. Эта конструкция служила преградой при повреждении наружной обшивки и одновременно позволяла принимать тысячи тонн балластной воды для поддержания остойчивости. Двойное дно переходило в бортовые килевые балки и опиралось на систему шпангоутов, расставленных с шагом от 60 до 91 см.

Само по себе «сотовое» двойное дно было весьма прогрессивным решением для своего времени. Однако его высота оказывалась недостаточной при сильном дифференте на нос. Кроме того, выше двойного дна корпус был однослойным, то есть никакой второй обшивки или внутренней продольной переборки не предусматривалось. Из водонепроницаемых преград внутри корпуса имелись только поперечные. То есть, после столкновения вода не просто заливала отсеки один за другим по длине судна, но и внутри каждого повреждённого отсека свободно растекалась в стороны, создавая дополнительный крен.





Схема продольного разреза «Титаника». Красным выделены переборки, зелёным — участки корпуса, повреждённые при столкновении

Главной же гордостью проекта и, как показала практика, его самым уязвимым местом стала система водонепроницаемых переборок. Пятнадцать поперечных стальных переборок, обозначенных буквами от A (крайняя носовая) до P (крайняя кормовая), пропуская литеру «I» из-за сходства с цифрой «1», делили лайнер на шестнадцать отсеков. Каждую переборку выполнили из стальных листов, подкрепив силовыми рёбрами. В нижней части двенадцати из них смонтировали автоматические водонепроницаемые двери с электромагнитным приводом.

Эти двери заслуживают отдельного внимания. Каждая из них весила около двух с половиной тонн и в обычном положении удерживалась электромагнитами. Закрыть их можно было тремя способами: одним нажатием кнопки с мостика, рычагом на месте, либо они захлопывались сами. При подъёме воды в отсеке срабатывал поплавковый механизм, освобождавший защёлку. Дверь начинала опускаться под собственным весом, но не мгновенно, так как тормозной цилиндр позволял ей пройти основную часть пути плавно. Лишь последние полметра она под действием гравитации пролетала свободно, намертво фиксируясь в пазах. Согласно проектным расчётам, «Титаник» сохранял плавучесть при полном затоплении любых двух смежных отсеков или даже четырёх носовых сразу.



Палуба C «Титаника» в процессе сборки. На этом уровне располагались в том числе каюты первого класса и часть прогулочных зон. Верфь Harland & Wolff, Белфаст

Однако эта система имела один серьёзный недостаток, который в определённых условиях полностью обесценивал все меры предосторожности, заложенные конструкторами. Из пятнадцати переборок восемь (две носовые и шесть кормовых) поднимались до уровня палубы D, которая возвышалась над водой примерно на 6 метров. Семь средних доходили лишь до палубы E, расположенной этажом ниже, всего в 3,35 метра от ватерлинии. Выше этих отметок сплошной герметичной «крыши» не существовало вообще. Эта на первый взгляд ошибка на самом деле была сознательным решением. Проектировщики действовали в интересах удобства пассажиров. Именно поэтому была предусмотрена открытая планировка салонов, свободное сообщение между помещениями и тот самый простор, который показывали в рекламе. Переборки, по сути, были герметичны только в вертикальной плоскости. Стоило носу уйти вниз всего на несколько метров, и вода неизбежно перехлёстывала через край, уходя в соседние отсеки. В ночь катастрофы произошло именно это. Лёд пропорол обшивку правого борта сразу в пяти носовых отсеках. Когда находившийся на борту главный конструктор «Титаника» Томас Эндрюс узнал о характере пробоин, он сразу понял, что лайнер обречён.

Сердце и характер

Силовая установка «Титаника» состояла из двадцати девяти котлов, размещённых в шести котельных отделениях, двух четырёхцилиндровых паровых машин тройного расширения и турбины низкого давления. Каждая из двух паровых машин вращала свой бортовой винт, а единственная турбина приводила в движение центральный винт.

Турбина имела одну конструктивную особенность. Она не питалась от собственного котла, а работала исключительно на отработанном пару от двух главных паровых машин, выжимая из него последнюю оставшуюся энергию. Это повышало общий КПД установки, что для своего времени было весьма грамотным решением. Однако у схемы имелся принципиальный недостаток — турбина не поддерживала реверс. Лопатки паровой турбины имеют фиксированный профиль, позволяющий ей вращаться только в одном направлении. Для обеспечения заднего хода потребовалась бы установка отдельной реверсивной турбинной секции, что строители посчитали излишней тратой средств и усложнением конструкции. Поэтому при команде «полный назад» пар направлялся прямиком в конденсатор в обход турбины, так как поршневым машинам всё равно требовалось куда-то сбрасывать отработанный пар.



Гребные винты и руль «Олимпика». Оригинальные снимки винтов «Титаника» в сборе, вероятно, не сохранились. Известно, что его центральный винт был трёхлопастным, тогда как «Олимпик» и «Британник» несли четырёхлопастные центральные винты

Центральный винт при этом просто останавливался. При команде «Полный вперёд» этот винт находился прямо перед рулём и создавал мощный поток воды, улучшая поворотливость. Но при реверсе всё работало с точностью до наоборот. Центральный винт замирал, поток воды на руль исчезал, и уже и так не идеальная манёвренность падала ещё сильнее. Лайнер терял треть движителей, потому что на заднем ходу работали только два бортовых винта, и полная мощность реверса составляла 30000 лошадиных сил (2 винта по 15000 л.с.). Суммарная мощность установки в штатном режиме превышала 50000 лошадиных сил, что позволяло разгонять лайнер до скорости свыше 23 узлов — крайне впечатляющий показатель для судна подобных размеров. Но при экстренном торможении и манёвре эта мощь исчезала, оставляя рулевым примерно вдвое меньше возможностей, чем ожидал здравый смысл. Впрочем, судя по показаниям выживших членов экипажа из машинного отделения, подача команды «Полный назад» в ночь катастрофы является популярным мифом. Главный кочегар Фредерик Барретт и смазчик Фредерик Скотт независимо друг от друга видели на машинном телеграфе сигнал «Стоп». Четвертый помощник капитана Джозеф Боксхолл, на чьих словах основана версия о команде «Полный назад», прибыл на мостик уже после столкновения. В таком случае офицер Уильям Мёрдок, нёсший вахту в ту ночь, отдал приказ, который максимально сохранял управляемость корабля при уклонении, ввиду того, что турбина продолжала вращаться по инерции, поддерживая устойчивый поток воды.



Монтаж правого вала лайнера «Титаник», май 1911 года. Хорошо видна конструкция небалансирного руля

Вместе с тем монструозный «Титаник» имел руль весом около 101 тонны и высотой почти 24 метра. Как ни странно, для судна таких размеров подобный руль оказался сравнительно небольшим. Споры о том, была ли площадь руля в 70 кв. м фатально недостаточна, ведутся до сих пор. Расчёты показывают, что от оптимума руль недобирал всего 5-10%, что, скорее всего, не играло решающей роли. Кроме того, приводятся факты о систершипе «Олимпике» с таким же рулём, характеристик которого хватило, чтобы успеть повернуть лайнер для тарана немецкой подлодки и не дать ей выпустить торпеды. Перекладка руля с борта на борт занимала примерно 37 секунд. На скорости в 22 узла за это время лайнер проходил около 400 м. По этой причине полный диаметр циркуляции составлял более 1170 м, то есть почти пять длин корпуса.

Но наиболее показательным фактом, подтверждающим самоуверенность владельцев «Титаника», стало количество спасательных шлюпок. Их установили ровно двадцать, что даже превышало действовавшие тогда устаревшие британские нормы, требовавшие минимум 16 шлюпок для судов такого водоизмещения. Те, в свою очередь, рассчитывались по тоннажу судна, а не по числу людей на борту. Вдобавок, по тогдашней логике шлюпки рассматривались не как средства спасения экипажа и пассажиров на длительное время, а как недолговечные плоты для эвакуации потерпевших крушение на быстро приходящее судно-спасатель. По некоторым данным, конструкторы ещё на стадии проекта закладывали 48 шлюпок, чего хватило бы в полной мере. Но компания оставила минимальные двадцать, решив дождаться новых норм, которые так и не вступили в силу. Создатели не стали портить эстетику прогулочных палуб и жертвовать пространством ради безопасности.



«Олимпик» (слева) выходит из сухого дока в Белфасте после ремонта. 6 марта 1912 года. «Титаник» (справа) пришвартован у достроечной стенки. Это последняя совместная фотография двух лайнеров

Как итог, «Титаник» затонул не потому, что отказало что-то одно. Он стал жертвой цепочки решений, в которой каждый компромисс по отдельности казался разумным. Чуть более хрупкая сталь, чуть менее качественные заклёпки, чуть более низкие переборки, чуть меньше шлюпок — сумма этих «чуть» и превратила передовой лайнер в братскую могилу для полутора тысяч человек. Катастрофа не была предопределена, но с учётом всех конструктивных решений она была закономерна.