С какой скоростью погружался «Титаник»?
Около 2:20 ночи волны сомкнулись над кормовой частью «Титаника». И началась следующая история.
Где-то наверху колыхалась поверхность ночного океана, а обломки лайнера уносились на дно. Каким был этот путь — сквозь 4 километра тёмной, обжигающе ледяной воды?
Что происходило с «Титаником» в первые минуты после исчезновения с поверхности?
В обычных условиях запас продольной остойчивости у надводных кораблей непоколебимо велик. Погруженная свыше нормы оконечность немедленно вызывает прирост выталкивающей силы, а плечо восстанавливающего момента в этом случае может достигать половины длины корпуса. Случается, что корабли опрокидываются на борт — но ещё никто не опрокинулся через нос или корму (без обширных затоплений отсеков).
У полностью погруженных плавающих тел при любом наклоне отсутствуют изменения вытесняющего объёма. Из-за этого, например, возникают сложности при управлении подводными лодками — где наравне с креном необходимо следить за дифферентом. Сохранение баланса в горизонтальном положении возможно только при слаженной работе рулей и балластных цистерн.
За равновесием тонущих кораблей следить некому. Из-за неравномерного распределения масс внутри корпуса все они, оказавшись полностью в воде, неизбежно стремятся принять вертикальное положение — и с дифферентом под 90 градусов растворяются в синей бездне.
Словно при замедленной съёмке, оседая в толще воды, лайнер коснулся океанского дна
Что происходило во время этого «погружения»? Ниже представлено пугающее сравнение.
Две паровые машины и турбина «Титаника» развивали совокупную мощность 55 тысяч л. с., что обеспечивало лайнеру максимальную скорость 23 узла.
При делении мощности на скорость получится, что винты лайнера создавали тягу около 600 тонн. Этого значения было достаточно, чтобы «Титаник» шёл полным ходом.
Масса «Титаника» превышала значение 50 000 тонн. Если бы лайнер погружался в цельном виде под воздействием лишь одной силы тяготения, то его тянуло на дно с силой, в 80 раз превосходившей тягу трёх гребных винтов на полном ходу!
При движении в водной среде тяга и скорость связаны обратной кубической зависимостью. Иными словами, в 80 раз большая приложенная сила позволила бы набрать «всего» в 4,3 раза большую скорость. В предельном случае при погружении в Марианскую впадину «Титаник» смог бы разогнаться до 100 узлов!
Реальная глубина в месте затопления «Титаника» не достигала 4 километров. Не было учтено влияние выталкивающий силы. Сталь в 7,8 раз плотней воды, но сила Архимеда неизбежно внесёт свои коррективы. Не учитывалось образование «воздушных карманов» внутри затопленного корпуса. А также сопротивление движению от того, что когда-то являлось надводной частью борта и надстройкой лайнера. Все эти элементы создали бы заметно большее сопротивление, чем гладкое днище с гидродинамически правильными обводами.
Визуализация глубины, на которой находятся обломки «Титаника». В качестве мерила был выбран 100-этажный небоскрёб
Корпус настоящего «Титаника» был расколот на части. В таком виде, несмотря на далёкие от совершенства формы, с торчащими во все стороны кусками металла, носовая часть лайнера врезалась в дно на скорости 20 узлов, зарывшись в ил по основание якорей. Таковы официально озвученные результаты, полученные при исследовании обломков «Титаника».
При затоплении на глубине в несколько километров корабли погружаются на очень высокой скорости, которая может превышать их скорость полного хода. Разрушений добавляют водовороты, возникающие при резкой остановке корпуса при касании дна.
Поэтому все затонувшие на большой глубине корабли так сильно разбиты и деформированы.
К примеру, корпус японского авианосца «Акаги» сложился и пошёл «гармошкой» после падения на глубину 5400 м.
Мощный корпус «Бисмарка» (глубина затопления — 4790 м) выдержал падение, но у фашистского линкора исчезла вся «мягкая» кормовая оконечность. Смята и оторвана при встрече с дном.
Эсминец «Джонстон», лежащий на дне Филиппинского моря (6468 м — на самой большой глубине среди всех обнаруженных затонувших кораблей), был полностью разрушен при ударе о дно. Прекратил существование в виде цельной конструкции.
Для всех, кто заинтересуется случаем «Джонстона», оставлю такую ремарку. Первые изображения, выдаваемые в интернет-поисковиках, не соответствуют действительности. Чуть более тщательный поиск даёт исчерпывающую информацию о том, в каком состоянии находятся обломки героического корабля. Но это предельный случай — затопление в экстремально глубоком Филиппинском море.
Наконец, «Титаник». Носовая часть его корпуса длиной около 140 метров была согнута ударом пополам. Лопнула и раскрылась обшивка, корпус передней надстройки прогнулся вниз на 10°.
Кормовая часть лайнера едва узнаваема — она была сильно разрушена ещё в процессе погружения и превратилась в обширное поле обломков.
И вы заметили нечто примечательное?
Корабли, затонувшие на малых глубинах, могут находиться в различных положениях. Но все, кто затонул на глубине в несколько километров, обычно стоят на ровном киле.
Этот выбор происходит ещё при «падении» в морскую бездну. Изначально все идут на дно вертикально. Но там, где глубина слишком велика, корпус успевает набрать высокую скорость. Растущее сопротивление от надстроек и верхней части корпуса создает момент сил, который стремится «развернуть» корабль в положение, стремящееся к положению на ровном киле.
Согласно современным расчётам, носовая часть «Титаника» встретилась с дном под углом порядка 45 градусов.
Если оставить в стороне различные этические моменты, то подобные исследования могут вполне претендовать на Шнобелевскую премию. Но согласитесь, было чертовски любопытно — до леденящих мурашек, задуматься о том, что происходит с кораблём сразу после того, как он исчезает под поверхностью океана.
«Титаник» и «Титан»
После гибели глубоководного обитаемого аппарата «Титан» все посетители ВО разом превратились в конструкторов батискафов. Делились своим экспертным мнением и находили всё новые изъяны в конструкции «Титана».
Чтобы внести некоторый порядок в рассуждения, стоит отметить, что прочность корпуса давно не является ограничителем при покорении морских глубин.
История батискафа «Триест», достигшего в 1960 году дна глубочайшей впадины, ещё раз доказывает этот тезис. Две склеенные стальные полусферы с толщиной оболочки 127 мм. Расчётная глубина, которую могла выдержать конструкция «Триеста», составляла 16 километров — если бы в океане где-либо имелись такие глубины.
В отличие от архаичного «Триеста», большинство современных подводных лодок с трудом погружаются даже на полкилометра. Это никак не связано с опасениями конструкторов за прочность их корпусов. В отличие от батискафов, субмарины обладают способностью многократного погружения и всплытия на поверхность. Своими силами, без помощи вспомогательных судов. Это возможно только с применением балластных цистерн. И если заполнение забортной воды не вызывает вопросов, то всё упирается в продувку цистерн сжатым воздухом — для всплытия на поверхность.
Глубина погружения всех подводных лодок ограничена техническими аспектами применения воздуха высокого давления и его запасами на борту. Что касается прочности их корпусов — выбор конструкций и материалов определяется требованиями той глубины, с которой способны всплывать подводные лодки. Как правило, несколько сотен метров. Делать сверхпрочный корпус для погружения на километры не имеет смысла — боевой корабль всё равно не способен подняться с такой глубины.
Запасы воздуха могут храниться на борту под давлением свыше 300 атмосфер, и теоретически этого могло бы хватить для всплытия с глубин до 3000 метров. Но на практике подача воздуха под таким давлением в цистерны немедленно вызовет обмерзание и закупорку всей арматуры. Одновременно создавая опасность компрессионных взрывов паров масла в системе. Наконец, конструкция трубопроводов и клапанов — повсеместное использование воздуха под таким давлением создаст недопустимые риски и сложности на борту подлодки.
Обмерзание клапанов было решающим фактором в гибели американской субмарины «Трешер» (1963). Цепочка технических проблем привела к необходимости аварийного продувания цистерн на большой глубине, что привело к катастрофическим результатам.
Для продувки дифферентных и уравнительных цистерн применяется «рабочий» воздух среднего и низкого давления (100-200 атм.). Но это только начало сложностей. Каждые 10 метров глубины увеличивают забортное давление на 1 атмосферу — на глубине 500 метров требуется уже в 5 раз большее количество воздуха для вытеснения из цистерн воды того же объёма, чем на глубине в 50 метров.
Дальнейший штурм глубины таким способом предстаёт малоперспективным занятием. Для покорения километровых глубин требуются аппараты с иными принципами погружения-всплытия.
В отличие от подводных лодок, глубоководные батискафы представляют собой поплавок с закреплённым балластом. Самые простые и эффективные решения. Но только при полной зависимости от судна обеспечения. Без загрузки новой порции балласта следующего погружения не случится.
В своём классическом виде поплавок представлял резервуар с обычным бензином. Или 8 кубометров полимерной пены — такой приём использовался на глубоководных аппаратах серии «Мир».
Размещение балласта также не требовало сверхтехнологий. Полвека назад, в эпоху «Триеста» применялась свинцовая дробь, удерживаемая в воронке электромагнитом. В наши дни возможны иные похожие варианты. Например, «гальванические» фиксаторы балласта в батискафе Deepsea Challenger, корродирующие в морской воде за расчётный период времени. Неизбежное отделение балласта — с последующим всплытием батискафа на поверхность.
За 70 лет глубоководных исследований обеспечение прочности гондолы батискафа стало заурядной задачей. Уже первый представитель данного класса техники — сконструированный в конце 1940-х гг. батискаф FNRS-2 обладал расчётной глубиной погружения 4000 м!
В июне этого года случилось немыслимое событие — кораблекрушение «Титана».
Впервые в истории батискаф был раздавлен на глубине давлением воды
Здесь не будет резких экспертных заключений, но похоже, что создатели «Титана» слишком самонадеянно подошли к вопросам обеспечения прочности корпуса, сосредоточив внимание на других проблемах.
А таких было немало.
Погружение к обломкам «Титаника» сильно отличается по сложности от «обычных» исследований океанского дна. Управление батискафом в кромешной тьме, в струях неизвестных придонных течений. Вблизи громадной металлической конструкции высотой с 16-этажный дом.
Следить за пятном прожектора сквозь запотевший маленький иллюминатор, полагаясь лишь на маломощные водомётные движители, с помощью которых аппарат был едва способен развивать ход 3 узла.
Наличие на борту в момент крушения основателя и владельца компании, которой принадлежал «Титан», отвергает все версии злого умысла. Стоктон Раш действительно верил в своё детище. «Титан» был насыщен современными системами мониторинга за состоянием корпуса. Акустические и тензодатчики должны были заблаговременно предупредить о нарастающей проблеме, что бы заставило экипаж отказаться от дальнейшего погружения в глубину.
Многие части батискафа не были сертифицированы. Однако подобные частные аппараты представляют собой экзотические конструкции для работы в международных водах, где не действуют никакие регламенты безопасности. Создатели этих батискафов, фанатики-миллиардеры, верят в собственный гений и искренне считают, что отраслевые стандарты «без необходимости ставят безопасность выше инноваций». В продолжение — слова самого С. Раша:
«Если вы хотите безопасности, то не вставайте с постели.»
Другой пример — сверхглубоководный Deepsea Challenger являлся настоящей самоделкой, в котором Джеймс Кэмерон, на свой страх и риск, отправился покорять Марианскую впадину (успешно).
Также отпадает версия с погружением ниже расчётной глубины — сам «Титан» как минимум дважды успешно погружался к «Титанику», в 2021 и 2022 гг. Всего же глубоководные аппараты компании OceanGate успели доставить к этому месту около 80 человек!
Цилиндрическая форма прочного корпуса не является оптимальной для противостояния давлению морских глубин. Но форма определяется задачами. Например, подводные лодки традиционно имеют прочный корпус цилиндрической формы, но это не вызывает никаких вопросов.
Компания OceanGate преследовала задачу построить вместительный батискаф, рассчитанный сразу на пять человек. Сама глубина, на которой лежит «Титаник» (3750 метров), давно не считается чем-то запредельным. Например, советские «Мир-1» и «Мир-2» имели рабочую глубину погружения 6000 метров. Где к прочности корпуса аппаратов предъявляются совершенно иные требования.
Всё, на что обращают внимание эксперты по глубоководным погружениям (в т. ч. известный Дж. Кэмерон), в основном относится к материалу, из которого был построен корпус «Титана». 800 слоёв углеродного волокна общей толщиной 127 мм (5 дюймов).
Цилиндрические резервуары и трубы из углепластика давно и успешно применяются в системах высокого давления, там, где на стенки действуют растягивающие нагрузки изнутри. В конструкции батискафа все преимущества композитных материалов оказываются бесполезны — углепластиковые конструкции плохо работают на сжатие.
В заключение стоит привести слова Кэмерона, в которых поражает роковое сходство двух катастроф:
«Невзирая на все предупреждения и здравый смысл, «Титаник» шёл самым полным ходом в безлунную ночь среди плавучих ледяных глыб...»
Подобно капитану легендарного лайнера, владелец компании OceanGate вёл свой «Титан» на смертельно опасные глубины, невзирая на мнения других маститых экспертов из клуба «богатых и отчаянных». Которые на протяжении нескольких лет прямо говорили ему о непригодности такого аппарата для штурма больших глубин...
Сравнение размеров «Титаника» с современным лайнером. Всё-таки 100 лет имеют значение
Информация