Ежели вникать в тонкости, дело наше корабляцкое весьма и весьма интересное, потому как во все времена морское дело было трудным и сложным, и в нем нет мелочей. "Мелочи" потом выходят "боком. Я понимаю, что при проектировании всего не предусмотреть, и аварию на аварию накладывать не стоит (как говорят в таких случаях "пожар в доме терпимости во время наводнения"). Но есть боевые корабли со своей спецификой, где все дублируется (на них возможно все).
В своем рассказе про судовые устройства и системы, я умышленно (пока) опустил водоотливную систему, потому, как у нее своя специфика есть.
В то время, когда корабли были деревянными (а люди стальными) проблема водотечности корпуса стояла остро. (Кто хоть раз вымачивал бочку, тот знает))) ). Может ли утонуть деревянный корабль? Да запросто, ибо 950–1100 кг/м³ — это только объёмный вес мореного дуба в воздушно-сухом состоянии. Если добавить сюда металл пушек, а, главное, балласт, выяснится, что даже деревянный корабль тяжелее воды.
11 сентября 1854 года было затоплено несколько устаревших списанных кораблей и фрегатов: «Сизополь», «Флора», «Уриил», «Три Святителя», «Силистрия», «Селафаил», «Варна». Они ушли под воду между Константиновской и Александровской батареями. Но это еще только половина истории. После наших, традиционных ноябрьских штормов, часть затопленных кораблей подвсплыла, и начала дрейф по бухте (вместо того, чтобы добросовестно завязнуть в иле и лежать на дне, подобно собратьям). Оказалось, что на двух кораблях через проломы в днище высыпался балласт. Потому, 14 декабря корвет «Пилад» первым ушёл на дно, а в ночь на 13 февраля 1855 года появилась вторая линия между Михайловской и Николаевской батареями.
Но это скорее исключение из правил, и даже деревянные корабли в случае водотечности корпуса добросовестно тонули, а, потому, даже на деревянных кораблях в палубах предусматривали "водоотливные" люки, которые служили для откачки протечек воды с помощью ручных поршневых насосов. Как правило, это были насосы с качающимся коромыслом. Люки располагались в районе грот и бизань мачты (в том случае, если построечный дифферент отсуствовал или был на корму).
Проблема в том, что у боевого корабля (да и не только у него) есть требование к непотопляемости. Корабли оборудовались водонепроницаемыми переборками, насосы большой производительности имели большую массу, перемещать их было весьма сложно. Более того, возникает вопрос привода. Если водоотливной насос делать с паровым приводом (а иной альтернативы в 19 веке не просматривалось), то его перемещать в принципе было проблематично.
В связи с этим, появляется так называемая "воддотливная магистраль". По памяти водоотливную магистраль впервые применили на корвете «Гридень», где установили объединённую водоотливную и осушительную систему. После успешных испытаний во время плавания по Балтийскому морю летом 1873 года такую систему внедрили и на остальных строящихся кораблях. Магистраль позволила решить вопрос удаления больших масс воды с помощью стационарного насоса, имеющего паровой привод.
В принципе, на кораблях, как правило различают несколько систем. Так, например, на "поповке" "Новгород" осушительная и водоотливная системы были уже разделены.
Трюмные системы делятся на осушительную, балластную и водоотливную. В балластной системе иногда (для некоторых типов судов, например, ледоколов) выделяют еще креновую и дифферентную системы. Иногда (как правило, на боевых кораблях) выделяют еще спускную и перепускную системы, предназначенные для спуска воды, попавшей в помещения судна, не имеющих самостоятельных осушительных и водоотливных средств.
В чем разница?
Осушительная система служит для удаления небольших масс воды (протечек), скапливающихся в отсеках судна. Осушительная система должна обеспечивать удаление трюмной воды из любого отсека при допустимых крене и дифференте судна. Как правило, для удаления этих протечек на судах предусмотрены специальные водосборные колодцы.
Водоотливная система используется для откачивания больших масс воды, которая может поступать в корпус при получении судном пробоины или других повреждений, например, забортной клинкетной арматуры.
Балластная система предназначена для приема и удаления водяного балласта с целью изменения осадки, дифферента и крена судна.
Я пока не озвучиваю современные требования к системам, пока мы смотрим вопрос в ретроспективе. В конце 60-х гг. XIX века для обслуживания водоотливных помп стали назначать особых специалистов, получивших название трюмных машинистов. Трюмом машинных, котельных и других корабельных отсеков называют их нижнюю часть, расположенную под нижними паелами (настилом). На нижних паелах и в трюме стояли осушительные поршневые помпы, которые через приемные патрубки с сеткой засасывали воду из приемных колодцев, расположенных в самой нижней части трюма, а затем по отливным трубопроводам откачивали ее за борт.
На броненосце "Петр Великий" осушительная магистраль проходила вдоль киля в междудонном отделении. Она соединялась со всеми отсеками междудонного пространства ответвлениями (свинцовыми трубами с внутренним диаметром 100 мм). Ее общая длина составляла около 260 м.
Водоотливная система была магистрального типа, и была оснащена поршневым насосом с паровым приводом.
Водоотливная система броненосца «Император Александр II» состояла из разветвлённой системы труб различного диаметра.
Вдоль киля проходила главная осушительная труба (собранная из 89 участков) диаметром 457,2 мм. В носу и в корме труба диаметр уменьшался до 406, потом 356, 305 и 203 мм. К главной трубе из каждого водонепроницаемого отсека присоединялось несколько труб диаметром 203 мм. Вся система была предназначена для осушения 5400 тонн воды в час.
На броненосце помимо стационарного оборудования для откачки воды использовались и переносные пароэжектора.
Эжектор — устройство, в котором происходит передача кинетической энергии от одной среды, движущейся с большей скоростью, к другой. Принцип работы прост: струя рабочей среды (в нашем случае это пар), вырываясь из сопла формирует зону пониженного давления в смесительной камере, что вызывает всасывание другой среды через присоединенный трубопровод (шланг). В результате одна среда как бы "тянет" за собой другую, используя разницу давлений. Примерно так.
Коснувшись трюмных систем, необходимо рассмотреть еще одну систему. Формально, система пожарной воды к трюмным системам не относится, это система водяного пожаротушения. Но есть нюанс. С 1904 года эти системы "породнились" (шучу). В 1904 г. инженер-механик Н. И. Ильин предложил заменить в эжекторах пар водой, поступающей под давлением из напорной противопожарной системы. Такие водоструйные эжекторы начали применяться на русских канонерских лодках и миноносцах в 1905–1906 гг. (в таком виде они используются и поныне).
Электрические насосы в ту пору практически не использовались, потому, как помимо технических сложностей, сама мысль смешать морскую воду с электричеством в ту пору, многим казалась кощунственной. Впервые насосы с электроприводом использовали на броненосце «Екатерина II» но не сразу. Насосы были установлены при его модернизации в середине 1898 года, заменив паровой привод.
Корабль единый организм, и на корабле нельзя просто так даже пожар тушить, потому, как бездумно налив воды на палубы выше ватерлинии, можно получить свободную поверхность воды и выйдет так, как на лайнере "Нормандия". При малейшем крене на один борт, вся масса воды устремляется на тот же борт, опрокидывая судно.
Вот мы подошли и к еще одной системе: балластной и системе крена-дифферента. В принципе, конечно, можно выделить в чистом виде балластную систему (например, на танкерах или сухогрузах), когда транспортное судно идет без груза, пишут, что оно идет в балласте. Но даже на транспортных кораблях эта система, как правило, не в чистом виде балластная, а все же система "крен-дифферент". На боевом корабле все сложнее. Есть старый "макаровский" принцип: «Корабль должен тонуть, не опрокидываясь».
Непотопляемость и непроницаемые отсеки это конечно хорошо, но иногда приходится "топить" отсек, чтобы сохранить остойчивость корабля. Причем правильное решение в бою нужно принять очень быстро. Более того, нельзя "топить" отсек "наполовину", потому, как появляется свободная поверхность. Отсек, как правило, заливают водой "под завязку", чтобы вода не "плюхалась" с борта на борт.
Требований очень много, и, объективно говоря, магистраль, проходящая вдоль всего корабля - тоже фактор риска. Не закрыли где-то клапан или клапан разбит, все... вода пошла дальше.
Есть еще один нюанс. С. О. Макаров в 1903 году писал:
«На броненосце «Генерал-адмирал Апраксин» во время аварии наполнилось водой отделение впереди котельного. Вода стала фильтровать в котельное отделение, но в таком сравнительно незначительном количестве, что ее легко мог бы откачать имеющийся там водоотливной насос. На испытании он действовал удовлетворительно, а во время аварии насос нельзя было пустить, ибо переборку немного прогнуло и кронштейны, поддерживавшие вал, лопнули. Опыт открыл глаза на то, что не удавалось предусмотреть без опыта».
А потому, на "Громобое" впервые применили не магистральную водоотливную систему: а разбили ее на несколько автономных участков. В каждом непролницаемом отсеке была своя система осушения и затопления, а воду из большинства отсеков должны были откачивать установленные в них центробежные насосы.
Это совершенно не означает, что подобное решение мгновенно завоевало признание. Но на крейсерах типа "Диана" водоотливная система была автономной, Откачивание воды производилось восемью водоотливными турбинами (электрическими центробежными насосами).
Широкое распространение получили в свое время и водоотливные гидротурбины, приводящиеся в действие водой, поступавшей из напорной противопожарной водяной системы. Такие турбины располагались в трюме и могли быть пущены в действие как с места установки, так и с верхней палубы при помощи шарнирных приводов. Они прекрасно работали в полностью затопленном отсеке, и единственное условие их безотказного действия заключалось в постоянной подаче рабочей воды через отросток напорного противопожарного трубопровода.
Крейсера типа Светлана имели:
Систему осушения. Которая включала трубу, которая проходила по настилу второго дна вдоль всего крейсера от форпика до кормового дейдвудного отделения. Труба имела приёмные отростки и разобщительные клапана, осушение происходило с помощью помп. Для работы системы использовались шесть паровых помп системы Тирона: каждая пара с производительностью 400, 30 и 15 т/ч.
Система затопления. Система затопления на лёгких крейсерах типа «Светлана» была предусмотрена для выравнивания крена и дифферента корабля в боевых условиях, а также для затопления погребов боезапаса в случае повышения в них температуры сверх безопасного уровня. Затопление отделений крейсера производилось открыванием кингстонов. Коллектор забортной воды диаметром 120 мм соединялся с противопожарным коллектором, а также с трубами заполнения балластных цистерн и затопления погребов, при этом вентилями затопления погребов управляли с броневой палубы.
Водоотливную систему Которая была автономной для каждого отсека и включала водоотливные электрические насосы высокой производительности.
Трюмные системы линкоров были еще сложнее (но о них в следующей статье)