«Титаник»: была ли его гибель неизбежной с самого начала?
В ночь на 15 апреля 1912 года величайший пассажирский лайнер своей эпохи прокладывал путь сквозь ледяные просторы Северной Атлантики. В 23:40 его вахтенный заметил огромный айсберг прямо перед судном. Всего через два часа сорок минут «Титаник», который называли неуязвимым, исчез в морской пучине, унеся с собой более полутора тысяч человек. Официальное заключение было кратким — удар об ледяную глыбу. Однако такое простое объяснение никогда не устраивало ни инженеров, ни историков, ни простых людей.
«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 судно, длина которого превосходит размеры двух футбольных полей и которое было спроектировано с использованием самых современных технологий, затонуло с такой пугающей быстротой? Современные исследования недвусмысленно показывают, что эта катастрофа была вызвана множеством различных причин, среди которых конструктивные уступки и неоднозначные инженерные решения, пожалуй, сыграли решающую роль.
Заклёпки и сталь
Возведение «Титаника» стартовало на верфи Harland & Wolff в Белфасте 31 марта 1909 года. К тому моменту на стапелях уже находился киль первого судна серии — «Олимпика». Проект впечатлял масштабами: длина 269,1 м, ширина 28,19 м, высота от киля до верхушек труб — более 53 м. Проектное водоизмещение составляло приблизительно 52 000 тонн. Обшивку корпуса собирали из примерно двух тысяч стальных листов толщиной от 25 до 38 мм. Самые крупные плиты достигали 9,1 метра в длину и весили до 4,5 тонн каждая. В нижней части корпуса, ближе к днищу, стальные листы укладывали внахлёст для прочности, а выше скулы, на почти плоском борту, соединяли встык без наложения краёв — таким образом поверхность оставалась гладкой.
При строительстве «Титаника» было использовано более трёх миллионов заклёпок общим весом около 1200 тонн. В центральной, наиболее нагруженной части корпуса их надёжно забивали гидравлическими машинами. В носу и корме, где обводы были сложнее, приходилось прибегать к ручной клёпке. Эта незначительная производственная деталь через три года станет одной из причин 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. Однако химический анализ выявил в ней повышенное содержание серы и фосфора при очень 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 удаляла 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 итоге соотношение марганца к сере составило всего 6,8:1. Для сравнения, в современных сталях это соотношение достигает 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 также повлияло на размеры полученной пробоины.
В изогнутых секциях корпуса использовались заклёпки из кованого железа диаметром до трёх сантиметров, изготовленные с аномально высоким содержанием шлака — стекловидного побочного продукта производства. Нормой для кованого железа того времени считалось 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
Создатели «Титаника» не жалели средств на конструктивные элементы безопасности, по крайней мере, в проектной документации. Главным защитным элементом служило двойное дно — внутренний «короб» высотой от 1,6 до 1,98 метра, разделённый на 46 изолированных танков и простиравшийся почти вдоль всего корпуса. Эта конструкция играла роль барьера при повреждении внешней обшивки и одновременно позволяла принимать тысячи тонн балластной воды для сохранения устойчивости. Двойное дно переходило в бортовые килевые балки и опиралось на систему шпангоутов, установленных с шагом от 60 до 91 сантиметра.
Сама по себе «сетчатая» структура двойного дна была весьма передовым решением для той эпохи. Однако её высота оказывалась недостаточной при сильном носовом дифференте. К тому же, выше уровня двойного дна корпус оставался однослойным — никакой второй обшивки или внутренней продольной переборки предусмотрено не было. Из водонепроницаемых преград внутри корпуса имелись только поперечные. Это означало, что после столкновения вода не просто последовательно заполняла отсеки по длине судна, но и внутри каждого повреждённого отсека свободно растекалась в стороны, вызывая дополнительный крен.
Схема продольного разреза «Титаника». Красным выделены переборки, зелёным — участки корпуса, повреждённые при столкновении
Настоящей визитной карточкой проекта, как выяснилось на практике, стала система водонепроницаемых перегородок — и одновременно её самое слабое звено. Пятнадцать поперечных стальных переборок, пронумерованных буквами от A (на носу) до P (на корме), без литеры «I» во избежание путаницы с цифрой «1», разделяли судно на шестнадцать отсеков. Каждая переборка была изготовлена из стальных листов, усиленных силовыми рёбрами. В нижней части двенадцати из них установили автоматические герметичные двери с электромагнитным приводом.
Эти двери заслуживают пристального внимания. Каждая весила примерно две с половиной тонны и в нормальном положении удерживалась электромагнитами. Существовало три способа их закрытия: нажатием кнопки с мостика, рычагом непосредственно у двери или автоматически. При попадании воды в отсек поплавковый механизм освобождал защёлку. Дверь начинала опускаться под собственным весом, но не мгновенно — тормозной цилиндр обеспечивал плавное прохождение большей части пути. Только последние полметра дверь под действием силы тяжести падала свободно, намертво фиксируясь в пазах. Согласно проектным расчётам, «Титаник» оставался на плаву при полном затоплении любых двух смежных отсеков или даже четырёх носовых отсеков одновременно.
Палуба C «Титаника» в процессе сборки. На этом уровне располагались в том числе каюты первого класса и часть прогулочных зон. Верфь Harland & Wolff, Белфаст
Тем не менее, у данной конструкции был критический изъян, который в особых обстоятельствах сводил на нет все предусмотренные инженерами защитные меры. Из пятнадцати водонепроницаемых перегородок восемь (две в носовой части и шесть в кормовой) доходили лишь до палубы D, находившейся приблизительно в шести метрах над уровнем воды. Остальные семь были ещё короче, заканчиваясь на палубе E, расположенной этажом ниже — всего в 3,35 метра от ватерлинии. Выше этих уровней не было никакой сплошной герметичной «крыши». То, что могло показаться просчётом, на самом деле являлось продуманным решением. Разработчики ставили во главу угла комфорт пассажиров. Именно поэтому они выбрали открытую планировку салонов, свободное перемещение между отсеками и то ощущение простора, которое активно рекламировалось. По сути, переборки защищали только по вертикали. Стоило носу корабля погрузиться на несколько метров — и вода неизбежно переливалась через верхний край, затапливая соседние отсеки. В роковую ночь произошло именно это. Лёд пробил обшивку правого борта сразу в пяти носовых отсеках. Когда главный конструктор «Титаника» Томас Эндрюс, находившийся на борту, оценил масштаб повреждений, он мгновенно осознал, что судно обречено.
Сердце и характер
Энергетическая система «Титаника» включала двадцать девять котлов, размещённых в шести котельных отделениях, две четырёхцилиндровые паровые машины тройного расширения и турбину низкого давления. Каждая из паровых машин отвечала за вращение собственного бокового винта, а единственная турбина обеспечивала вращение центрального винта.
Конструкция турбины отличалась одной особенностью: она не имела собственного котла и функционировала исключительно за счёт отработанного пара от двух основных паровых машин, извлекая из него остаточную энергию. Это позволяло повысить общую эффективность установки, что для того времени было весьма продуманным решением. Однако данная схема обладала существенным недостатком — турбина не была способна на реверс. Лопатки паровой турбины имеют фиксированную геометрию, допускающую вращение только в одну сторону. Для обеспечения движения назад потребовалось бы установить отдельную реверсивную секцию турбины, что строители сочли неоправданным расходом и излишним усложнением. Вследствие этого при подаче команды «полный назад» пар направлялся напрямую в конденсатор, минуя турбину, поскольку поршневым машинам всё равно было необходимо 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
В этот момент центральный винт полностью останавливался. Когда поступала команда «Полный вперёд», этот винт располагался непосредственно перед рулём и генерировал мощный поток воды, что улучшало поворотливость. Однако при реверсе ситуация менялась кардинально: центральный винт замирал, поток на руль исчезал, и без того неидеальная манёвренность падала ещё сильнее. Лайнер терял треть движителей, поскольку на заднем ходу работали только два бортовых винта, а полная мощность реверса составляла 30 000 лошадиных сил (по 15 000 л.с. на каждый). Суммарная мощность силовой установки в штатном режиме превышала 50 000 лошадиных сил, что позволяло разгонять судно до скорости свыше 23 узлов — крайне впечатляющий показатель для корабля подобных размеров. Но при экстренном торможении и манёврах эта мощь исчезала, оставляя рулевым примерно вдвое меньше возможностей, чем можно было бы ожидать. Впрочем, судя по показаниям выживших членов 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». Четвёртый помощник капитана Джозеф Боксхолл, на чьих словах основана версия о команде «Полный назад», прибыл на мостик уже после столкновения. Таким образом, офицер Уильям Мёрдок, нёсший вахту в ту ночь, отдал приказ, максимально сохраняющий управляемость корабля при уклонении, поскольку турбина продолжала вращаться по инерции, поддерживая устойчивый поток воды.
Монтаж правого вала лайнера «Титаник», май 1911 года. Хорошо видна конструкция небалансирного руля
При этом гигантский «Титаник» оснащался рулевым устройством массой около 101 тонны и высотой примерно 24 метра. Как это ни удивительно, для столь крупного судна такой руль был сравнительно небольшим. До сих пор ведутся споры, не оказалась ли критически малой площадь руля в 70 квадратных метров. Согласно расчетам, от оптимального значения не хватало всего 5–10%, что вряд ли было решающим фактором. Кроме того, есть пример с однотипным «Олимпиком», у которого был такой же руль: его характеристик хватило, чтобы успеть развернуть лайнер для тарана немецкой подлодки и предотвратить торпедную атаку. На перекладку руля от одного борта к другому уходило около 37 секунд. При скорости 22 узла за это время судно проходило примерно 400 метров. Поэтому полный диаметр циркуляции превышал 1170 метров, то есть почти пять длин корпуса.
Но самым ярким свидетельством излишней самоуверенности владельцев «Титаника» стало количество шлюпок. Их установили ровно двадцать, что даже превышало действовавшие тогда устаревшие британские нормы, которые требовали минимум 16 шлюпок для судов такого водоизмещения. При этом нормативы рассчитывались исходя из тоннажа, а не из числа людей на борту. Кроме того, по тогдашней логике шлюпки рассматривались не как долговременные средства спасения пассажиров и экипажа, а как временные плоты для эвакуации пострадавших к быстро подходящему судну-спасателю. По некоторым данным, еще на этапе проектирования конструкторы закладывали 48 шлюпок — этого хватило бы с запасом. Однако компания оставила минимальные двадцать, решив дождаться новых норм, которые так и не были приняты. Создатели не захотели портить внешний вид 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
В конечном счёте, «Титаник» затонул не из-за единственной поломки. Он пал жертвой цепочки компромиссов, каждый из которых по отдельности выглядел вполне оправданным. Чуть более хрупкая сталь, чуть менее надёжные заклёпки, чуть заниженные переборки, чуть меньше шлюпок — сумма этих «мелочей» и превратила инновационный лайнер в братскую могилу для полутора тысяч человек. Катастрофа не была предначертана, но, учитывая все принятые конструктивные решения, она стала неизбежной.