В судостроение наука внедрялась трудно. Долгое время корабелы доверяли лишь опыту, доставшемуся от отцов, без чертежей и расчетов. Новый корабль строили либо по подобию другого готового, либо по модели.
Поскольку суда делали из дерева, то считалось в порядке вещей менять их формы в процессе строительства. О таких понятиях, как водоизмещение и положение ватерлинии будущего судна, строители имели самое смутное представление. Судно спускали на воду и лишь после этого прорезали в его бортах отверстия для стволов орудий — пушечные порты.
Только в начале XVIII века англичанин А.Дин (у него, между прочим, учился Петр I) впервые построил судно на основе расчета по закону Архимеда и спустил его на воду с заранее прорезанными пушечными портами. Лишь после этого закон Архимеда начал утверждаться в судостроении, но вообще, как сказано, с внедрением науки дело шло медленно. А потребность в расчетах все возрастала: со временем военные суда стали напоминать многоэтажные дома, из окон которых глядели сотни пушечных стволов. При этом поднимался центр их тяжести и ухудшалась остойчивость. Дошло до того, что в 1744 году английское стопушечное судно «Виктория» опрокинулось в Ла-Манше и погибло вместе с экипажем в тысячу человек.
Вопросами остойчивости судов занялись такие крупные ученые, как И.Ньютон, Л.Эйлер, Д'Аламбер. Была создана теория, позволявшая определить способность судна сохранять нормальное положение после прекращения действия возмущающих сил.
Выяснилось, что самая устойчивая форма — это прямоугольный ящик. Однако такое судно даже при малой скорости испытывало бы колоссальное сопротивление движению.
На опытах с моделями инженерам пришлось искать компромисс между скоростью и безопасностью. Для повышения остойчивости старались грузы и тяжелые машины разместить как можно ниже. А если этого было недостаточно, то в трюмы засыпали балласт. Но и здесь не обходилось без борьбы традиций и науки.
В 1869 году англичане ввели в строй парусный броненосец «Кептен» со вспомогательной паровой машиной и орудиями, размещенными в тяжелых башнях. Центр тяжести судна получился недопустимо высок. К тому же, чтобы уменьшить вероятность попадания в корабль снарядов, высоту его надводного борта понизили. Против проекта решительно выступал известнейший английский инженер Э.Рид. Он предвидел, что при сильном боковом порыве ветра корабль зачерпнет воды и опрокинется.
Но лорды Адмиралтейства инженера не послушали. А через год «Кептен» утонул вместе со всем экипажем в 532 человека, опрокинутый внезапно налетевшим шквалом.
Надежность военных судов создала особые проблемы. Размеры их росли, и постепенно становилось очевидно, что прочности дерева для очень больших судов явно не хватает. Корабли во время шторма все чаще разламывались пополам. Применить бы корабелам железо, но существовало мнение, что строить из него суда нельзя, поскольку оно тяжелее воды. (Правда, при этом все знали, что железный котелок отлично держится на плаву.) Первым высказался за возможность железных судов в 1644 году французский монах Мерсенн. Но его не поддержали: железо в те годы было слишком дорого.
Первым построил железное судно в 1815 году англичанин Иевонс. Плавало оно отлично. Однако мгновенно было уничтожено… строителями деревянных судов, не сумевшими снести появление конкурента. Лишь к середине XIX века, когда бурно развилось производство дешевого железного листа и на него уже не было достаточного спроса, началось строительство железных судов.
В 1858 году спустили на воду «Грейт Истерн» — железное судно длиною 210 м и водоизмещением 25 тыс. т, бравшее на борт до 4000 пассажиров. Построить его из дерева было бы просто невозможно (рис. 1, 2).
Рис. 1. Первый железный пароход-гигант « Грейт Истерн » (XIX век).
Рис. 2. Пароходу «Грейт Истерн» Жюль Верн , побывавший на его борту пассажиром, посвятил целый роман.
Предубеждению в отношении железа пришел конец. Верхнюю часть судов стали покрывать мощнейшей броней, толщина которой вскоре достигла полуметра. Но подводная часть все еще оставалась деревянной.
Война Австрии и Италии (1866 г.) неожиданно показала действенность таранных ударов, когда атакующий корабль мощным стальным бивнем-тараном пробивал подводную часть борта противника. Появились шестовые мины и торпеды, бившие ниже ватерлинии.
В ответ на это инженеры значительно повысили живучесть судов. Свободные места в носовой и кормовой части заполнили пробкой. Весь корпус разделили на множество отсеков и переборок, а в его стенках разместили особым образом обработанную целлюлозу, которая от соприкосновения с водой быстро разбухала, закрывая сравнительно небольшие пробоины. Для заделки же больших был изобретен специальный брезентовый пластырь. Все это помогало, но не делало корабли непотопляемыми. Суда получали пробоины, вода попадала в трюмы.
По мере роста водоизмещения судов ручные помпы со спасением уже не справлялись, хотя к ним становилась вся команда. Нужны были специальные механизмы.
Первым разработал систему паровых насосов для броненосца «Новгород» лейтенант, впоследствии адмирал С.О.Макаров.
Особую роль в повышении живучести судов сыграли работы академика Алексея Николаевича Крылова (1863–1945). «Подобное лечить подобным», — говорили еще врачи древности. Чтобы спасти корабль, в иных случаях его следует дополнительно… подзатопить. Так в общих чертах можно изложить метод А.Н.Крылова.
Разберемся в этом парадоксе.
Казалось бы, судно должно потонуть лишь тогда, когда будет настолько заполнено водой, что полностью потеряет плавучесть. Но судно со множеством отсеков и переборок, частичным пробковым заполнением и механической системой аварийной откачки воды крайне редко получает столь сильные повреждения.
Обычно бывает так, что в результате затопления одного-двух отсеков, еще обладая плавучестью, судно опрокидывается. И тогда уж вода устремляется в его трюмы со всех сторон, причем так быстро, что люди не успевают выскочить из кают…
В 1902 году в кронштадтском Морском собрании вице-адмирал С.О. Макаров изложил суть идеи профессора А.Н.Крылова «по борьбе за живучесть корабля». Она сводилась к тому, что при повреждении корабля и затоплении каких-то его отсеков надо бороться с креном. А для этого следует специально затопить часть сухих отсеков для того, чтобы весом воды крен выровнять. Судно при этом несколько осядет в воду, но хотя бы дотянет до берега.
Для правильного и быстрого выбора необходимых мер было предложено на основании расчетов составить для каждого корабля «таблицу непотопляемости». В конце 1903 года А.Н.Крылов продемонстрировал эффективность своего предложения на точно выполненной модели броненосца «Петропавловск».
Открыв клапан, он заполнил водою одно из бортовых котельных отделений модели, и она опрокинулась килем вверх. После заполнения водой других отсеков — выпрямилась. Это доказало правильность расчета, а заодно и возможность спасения броненосца при столь опасном повреждении. Однако многие офицеры встретили рекомендации академика с недоверием.
Вскоре началась русско-японская война. Наш флот на Дальнем Востоке оказался слаб. Из Кронштадта в помощь была послана эскадра. Пройдя 18 000 миль через три океана, при крайне враждебном отношении Запада она пришла к берегам Юго-Восточной Азии в мае 1905 года. За время движения в южных морях корпуса судов обросли раковинами и водорослями. Это увеличило их сопротивление, и скорость снизилась в полтора раза. Экипажи оказались измотаны. В Цусимском проливе их встретили свежие силы японцев…
Все наши суда, участвовавшие в том сражении, имели таблицы непотопляемости, но лишь на броненосце «Орел» (рис. 3), где находился ученик и соратник А.Н Крылова инженер В.П.Костенко, они были успешно применены.
Дважды в бою удавалось устранять крен после попадания снарядов. При аналогичных повреждениях из-за неготовности судовых инженеров к пользованию таблицами погибли броненосцы «Александр III» и «Бородино».
К началу мировой войны идеи Крылова приняли во всех странах мира, однако этому предшествовал эпизод, который потряс весь мир — гибель «Титаника».
В 1909 году русская делегация во главе с В.П.Костенко знакомилась с постановкой дела на заводах фирмы «Джон-Браун» в Белфасте.
Директор-распорядитель завода сэр Карлейль предоставил ей возможность ознакомиться с моделями строившихся здесь гигантов — «Титаника» и «Олимпика». Напомним, что это были суда высшего класса и в них было все сделано ради удобства и комфорта самых богатых пассажиров.
Но в конструкции судов англичане использовали не науку, а все тот же запас практического опыта.
Выяснилось, что все водонепроницаемые переборки не были доведены до уровня водонепроницаемой палубы. При затоплении двух отсеков вода могла перелиться через них сверху. Внутреннее дно судна было проницаемо, а бортовых переборок в трюме и вовсе не было, их не стали строить, чтобы не затруднять пассажирам путешествия по кораблю. Когда Костенко указал на явную опасность такого положения, сэр Карлейль ответил, что требования военных теоретиков «вроде вашего Крылова» не диктуются практикой. На практике «Титаник» погиб в первом же рейсе (рис. 4, 5).
Рис. 4. «Титаник» . Первый и последний рейс.
Рис. 5. Парадная лестница «Титаника» . По ней во время катастрофы в трюм хлынула вода.
СМИ неоднократно заявляли о намерении некоторых фирм построить новый «Титаник». Для художников детальное воспроизведение облика, интерьера, мебели и прочих предметов корабля эпохи модерн стало бы интереснейшей работой. Но за этой мишурой, вероятно, будет скрываться совсем иная «начинка».
Современная силовая установка, равная прежней по мощности, получается в пять раз экономичнее и в 7 — 10 раз легче. Современные винты экономичнее прежних в полтора раза. Совсем неплохо применить бесшумные винты от подводных лодок.
А почему бы для «Титаника-2» не сделать сверхпрочный и легкий титановый корпус?
И все же для обеспечения безопасности придется воспользоваться советами В.П.Костенко. Другое дело, что переборки можно сделать скрытыми и снабдить автоматикой, срабатывающей лишь в моменты опасности, чтобы не мешали пассажирам путешествовать по кораблю.
Ю.ПРОКОПЦЕВ , А.ИЛЬИН
Дорогие друзья!
Предлагаем вам принять участие в Первой ежегодной общероссийской олимпиаде «ИНТЕЛЛЕКТ», которая пройдет в декабре 2001 года. Победителей ждут ценные призы и туристические путевки.
Чтобы стать ее участником, необходимо пройти отборочный тур. Выполненные задания ждем в редакции до 1 декабря 2001 года. Кроме того, необходимо связаться с Оргкомитетом по телефону (095) 251-77-19 или E-mail: [email protected] и получить регистрационный бланк участника.
Желаем успехов!
ЗАДАНИЕ ОТБОРОЧНОГО ТУРА
1. Из листа бумаги требуется сделать заготовку для 16-страничной тетради и, не разрезая, заранее пронумеровать страницы. Левая половина каждого разворота должна иметь четный номер, а правая — нечетный. Как сложить лист и пронумеровать все страницы будущей тетради?
2. Некая вдова древнего римлянина должна была разделить оставшееся после смерти мужа наследство в размере 3500 денариев с еще не родившимся ребенком. По действовавшим в то время римским законам, если родится сын, то мать получает половину причитающейся ему доли, а в случае рождения дочери мать получает вдвое больше ее. У вдовы родились близнецы — сын и дочь. Как разделить наследство, чтобы все требования были соблюдены?
3. На игральной доске размером 10x10 клеток разместите 10 королев таким образом, чтобы ни одна из них не имела возможности напасть на другую.
4. Вставьте пропущенное число
2,7, 342…
3, 26…
4,?…
5. Найдите синоним.
Если ЭТИКЕТ — это принятый порядок поведения, то ЭТИКЕТКА — это: ФОРМА, ПРИНЦИП, НАДПИСЬ, ЯРЛЫЧОК, ПЕЧАТЬ.