Еще о котлах, сосудах давления и о кипящем в них масле

 

На протяжении многих лет, еще до того, как получила достаточное развитиесеть железных дорог, львиная доля пассажиров и срочных грузов перевозиласьпо воде. В первой половине XIX в. не только больше, чем сейчас, пароходовходило из Англии в самые разные порты Европы, но и существовало весьмаразвитое пароходное сообщение между городами Великобритании. Самым дешевыми часто самым быстрым и удобным способом добраться из Лондона в Ньюкасл,Эдинбург или Абердин было путешествие на пароходе.

Аварии на пароходах случались реже, чем на парусных судах, просто потому,что последних было намного больше. Тем не менее, между 1817 и 1839 гг.в британских водах произошли 92 крупные пароходные аварии. Из них 23 быливызваны взрывом котлов. Хотя, конечно, это не шло ни в какое сравнениес американским рекордом, установленным речными пароходами несколькими годамипозже, но было все же достаточно печально.

Некоторые из первых котлов делались из совершенно неподходящих материалов,например из чугуна. Так, при взрыве чугунного котла на "Норвиче" погиблонесколько человек. Даже если котлы были сделаны из железа и более или менеетак, как надо, обращались с ними довольно небрежно, позволяя ржаветь до техпор, пока они, наконец, не взрывались. Это послужило причиной гибели"Форфэршира" у берегов Исландии в 1838 г. Пять человек были спасеныисключительно благодаря мореходному искусству и мужеству ГрейсДарлинг[130].

Снова парламент назначил специальный комитет, который в 1839 г. выпустилобширный, изобилующий фактами скрупулезно составленный документ, которыйвыглядит сейчас почти неправдоподобно. В те годы бурного распространенияпаровых машин найти честного, знающего, ответственного и умного механикабыло почти невозможно даже за очень приличное жалованье. И невежды обращалисьс машинами и котлами столь безответственно, что в это просто невозможноповерить.

 

"Капитан парохода, шедшего ночью при спокойном море из Ирландиив Шотландию, заметил, что скорость судна значительно превышает обычную.Механика на месте не оказалось, и капитан приказал кочегару объяснить,почему машина так работает. Кочегар ничего вразумительного не сказал, крометого, что пар очень маленький и ему непрерывно приходится подбрасыватьуголь. Капитан начал осматривать машину и, подойдя к трубе, на которойбыли расположены предохранительные клапаны, обнаружил там спящего в тепломместечке пассажира. Этот человек с помощью нехитрой поклажи умудрился сделатьсебе постель прямо на плоских грузах предохранительного клапана и давилна них весом всего своего тела. Когда его растолкали и подняли, клапаноткрылся и пар начал выходить с ревом, свидетельствовавшим об очень высокомдавлении.

Здесь не было ртутного манометра, и кочегар привык поддерживать давлениепримерно на том уровне, когда пар начинал выходить из предохранительногоклапана; не слыша этого звука, он продолжал шуровать в топке. Он был слишкомневежественным, чтобы по увеличивающимся оборотам машины сообразить, чтопроисходит что-то неладное.

Несколько свидетелей сообщили нам также, что часто видели кочегаров,машинистов и даже механиков сидящими или стоящими на грузах предохранительныхклапанов, нередко они подвешивали дополнительные грузы или повисали самина рычагах предохранительного клапана, чтобы "поднять пар" в момент старта".

 

Это выдержка из упомянутого выше доклада. Далее говорится, что "… былопринято также ставить на рычаг клапана угольную корзину" . Это послужилопричиной взрыва на пароходе "Геркулес". Удивительно только, что зарассматриваемый период из-за взрывов котлов на английских пароходах погиблолишь 77 человек. На железных дорогах положение было примерно таким же и причиныбыли в основном те же. Непрерывная цепь серьезных катастроф растянулась на 70или 80 лет. Наверное, последняя из них произошла в 1909 г. Взорвался котелпаровоза, хотя манометр показывал нулевое давление. Оказалось, что рабочийнеправильно собрал предохранительный клапан, так что он не мог стравливать пар.Манометр показывал нуль потому, что его стрелка сделала полный оборот иуперлась в стопор с противоположной стороны. Три человека было убито и троетяжело ранено.

В наши дни котлы взрываются значительно реже. Отчасти это связано стем, что их производство и эксплуатация тщательно регламентируются закономи страховыми компаниями, но в еще большей степени из-за того, что сейчаспочти не осталось паровых машин. Действующие паровые котлы находятся, какправило, на больших предприятиях, таких, как электростанции, и обслуживаются,по-видимому, достаточно компетентными людьми.

Но что называть котлом? Это довольно интересный юридический вопрос. Впромышленности существует множество типов сосудов высокого давления,использующихся в различных технологических процессах. Многие из них выглядятсовершенно непохожими на традиционные котлы, вследствие чего их опасностьзачастую бывает не столь очевидна. Вообще говоря, контроль за их производствоми эксплуатацией менее строг, чем в случае обычных котлов[131]. Однако,поскольку многие из этих сосудов нагреваются технологическим паром или горячиммаслом под давлением, последствия аварии могут быть не менее драматичными, чемдля обычных котлов. Следует иметь в виду, что предел усталости металла сварногошва в конструкциях из обычной стали, подвергающихся воздействию влажного пара,может быть не больше 20 МН/м² (1,5 кгс/мм²).

В одном случае, с которым мне пришлось разбираться, два больших вращающихсябарабана для изготовления покрытой пластиком бумаги перевели с подогревамаслом низкого давления на технический пар высокого давления. Надо сказать,что инспектор страховой компании настаивал на том, что барабаны должныбыть "усилены" с помощью треугольных косынок из мягкой стали, приваренныхизнутри к поверхности цилиндра и к плоским крышкам барабана.

Вскоре после переоборудования оба барабана взорвались во время работы.Имея в руках чертежи, я рассчитал, что в этих барабанах было по крайнеймере 48 мест, где должна была бы произойти авария. Но моя оценка оказаласьслишком пессимистической - на самом деле разрыв произошел только в 47 местах.Слава богу, никто не был убит и никто серьезно не пострадал; все это явилосьударом для инспектора страховой компании, который был, надо полагать, прилежными достаточно рассудительным маленьким человеком.

Другой случай оказался более трагическим. Фирма химического машиностроениязакупила где-то на стороне сосуд-смеситель, который предполагалось использоватькак часть строящегося для заказчика завода. Так как смеситель должен былнагреваться маслом под давлением, то нагревательная рубашка была подвергнутаконтрольным испытаниям холодной водой. Она выдержала давление в 5 ат безкаких-либо видимых повреждений. Однако, когда установка была поставленазаказчику и рубашка заполнена очень горячим маслом под давлением всегов 1,5 ат, она взорвалась после нескольких часов работы, обрызгав человекамаслом температурой 280°С, в результате чего тот умер через несколько дней.

Согласно докладу официального инспектора, авария могла произойти тольковследствие халатности моего клиента - фирмы химического машиностроения.В результате фирма была вовлечена в очень сложный и дорогостоящий судебныйпроцесс.

В действительности же официальный доклад об аварии был основан на неверныхвыводах, сделанных на основании осмотра осколков. Резервуар взорвался непотому, что мои клиенты использовали его неподобающим образом, причинойаварии явились ошибки в проекте и изготовлении. И хотя природа техническихпричин аварии была довольно сложной, как мои клиенты, так и непосредственныеизготовители сосуда полагали, что конструирование такого сооружения - задачатривиальная. На самом деле сосуд по-настоящему даже не проектировался,а был "скроен на глазок" и сварен в какой-то третьеразрядной мастерской.

В результате произошло следующее. Во время испытаний под высоким давлениемсварные швы нагревательной рубашки сильно пострадали, но никто этого незаметил. Швы были настолько близки к разрушению, что нескольких цикловнагружения при гораздо меньших давлениях оказалось достаточно для усталостногоразрушения, приведшего к трагическим последствиям. Знающий и опытный инженердолжен был бы предусмотреть такую возможность. По закону и, возможно, посправедливости основная тяжесть вины ложилась на изготовителей сосуда,но я не мог избавиться от мысли, что компетентная фирма, располагавшаяопытными инженерами-химиками, могла бы предотвратить беду. Когда я оказалсяна этой фирме, директор пригласил меня обедать. В ходе беседы я между прочимспросил его:

— Сколько в вашей фирме дипломированных инженеров, мистер…?

И услышал в ответ:

— Ни одного, слава богу!

 

О вырезании дыр

 

Вообще говоря, вырезать дырки в уже существующих конструкциях довольнобезрассудно, и тем не менее некоторые просто не могут противиться соблазнупроделать это. Случай, о котором пойдет речь, произошел с самолетом "Мастер",построенным перед войной в качестве учебного самолета Королевских военно-воздушныхсил. По характеру исполнения и стилю управления он был похож на "Харрикейн"и "Спитфайер". В трудные дни 1940 г. некоторые из этих самолетов были переоборудованыв истребители, для чего в крыле поставили шесть скорострельных пушек. Первоначальныйучебный вариант машины имел тросовый привод механизмов управления, которыйхотя и прекрасно работал, но был слишком "мягким" для настоящего истребителя.Поэтому кто-то решил заменить в истребительном варианте "Мастера" тросына металлические тяги. Чтобы пропустить тяги, управляющие рулями высотыи поворота, в шпангоуте хвостовой части были сделаны соответствующие вырезы.

Прошло совсем немного времени, и последовала серия из трех катастрофсо смертельным исходом. Во всех трех случаях у самолета в полете отваливалсяхвост. При стендовых испытаниях фюзеляжа выяснилось, что его прочностьупала до 45% расчетной нагрузки. Мораль, я думаю, ясна.

Гораздо более известная катастрофа такого же типа с огромным количеством жертвпроизошла с транспортом "Биркенхед". Этот металлический пароход был спущен наводу в 1846 г. как военный корабль. Он имел должную прочность и был снабжен внужном количестве водонепроницаемыми переборками. Когда его переоборудовали втранспорт, военное ведомство настояло, чтобы в поперечныхпереборках[132] были сделаны большие отверстия, дабы в помещениях для солдат былобольше места и света.

В 1852 г. "Биркенхед" отправился в Индию через Кейптаун, имея на борту648 человек, в том числе 20 женщин и детей. В результате навигационнойошибки судно налетело на одинокую скалу в 4 милях от побережья Южной Африки.Корабль получил огромную пробоину в носовой части, и поскольку переборкикорпуса были практически вырезаны, все люди, находившиеся в носовой частикорабля, были затоплены водой почти мгновенно. Многие солдаты не успелипроснуться: было 2 часа ночи. Под напором заполнившей корабль воды передняячасть его обломилась и быстро пошла ко дну. Было темно, море кишело акулами,спасательных шлюпок не хватало. Оставшиеся в живых сгрудились на корме,которая тонула медленнее. Солдаты вели себя храбро и дисциплинированно:они собрались на верхней палубе, в то время как женщин и детей посадилив немногие уцелевшие шлюпки и отправили на берег. Все женщины и дети былиспасены. Уцелело лишь 173 человека, остальные утонули или были съеденыакулами.

Быстрое затопление водой большинства отсеков корабля явилось очевиднымследствием того, что во многих переборках были вырезаны отверстия, чтои послужило, конечно, причиной гибели судна. Жертв было бы, наверное, значительноменьше, если бы корабль не разломился надвое, что произошло, по-видимому,в результате ослабления корпуса как целого.

История с "Биркенхедом" стала широко известна как пример дисциплиныи героизма экипажа. Когда известие достигло Берлина, прусский король приказалзачитать его перед строем в каждой армейской части. Возможно, было бы лучше,если бы он заставил военное министерство не вмешиваться в вопросы конструкциикораблей - предмет, в котором армейские чины всегда мало что понимали.

Как отмечает К. Барнэби, известный кораблестроитель, представление о том, что втранспортах свежий воздух и свободное пространство важнее безопасности, быловесьма живучим. Он говорит, что даже в 1882 г. судовладельцы жаловались, что,когда они, согласно требованиям адмиралтейства, устанавливали дополнительныепереборки, военные власти отказывались принимать суда на том основании, чтопространство между переборками слишком мало[133].

 

Об излишнем весе

 

Почти каждая конструкция почему-то оказывается тяжелее, чем предполагалее автор. Отчасти это происходит из-за слишком оптимистических оценок тех,кто занимается весом будущей конструкции, но отчасти благодаря заботе почтикаждого участника о ее "безопасности". Каждый делает свою деталь чуть-чутьтолще и чуть-чуть тяжелее, чем это в действительности необходимо. В глазахмногих это своего рода добродетель, признак честности и порядочности. Всловах "построено основательно" сквозит оттенок похвалы, в то время какслова "легкая конструкция" звучит скорее как "легковесная", "ненадежная".

Иногда все это не играет роли, но иногда от этого зависит очень многое.Вес самолета имеет тенденцию постоянно возрастать от самой чертежной доски.Лишний вес, естественно, ограничивает запас горючего и радиус действиясамолета. Кроме того, увеличение общего веса почему-то всегда приводитк смещению центра тяжести самолета назад. Другими словами, вес хвоста всегдарастет быстрее, чем вес всех остальных частей .аппарата. Это может иметьсерьезные последствия. Если центр тяжести слишком сильно переместится назад,то самолет будет иметь весьма опасные летные характеристики. Он легко срываетсяв штопор, из которого не может потом выйти. По этой причине удивительномного самолетов - в том числе и самых знаменитых - пролетало всю свою жизньс постоянно прикрученным болтами свинцовым грузом на носу. Не стоит и говорить,насколько это плохо.

Излишний вес судов может оказаться еще более вредным. В этом случае не толькоувеличивается общий вес корпуса, но и смещается центр тяжести, причем всегдатолько вверх. Остойчивость корабля, то есть его способность плавать так, какнадо, а не вверх килем или на боку, определяется так называемой"метацентрической высотой". Она представляет собой расстояние по вертикалимежду несколько мистической, но очень важной точкой, называемойметацентром[134], и его центромтяжести. По весьма веским причинам метацентрическая высота даже большогокорабля обычно довольно мала, она составляет 30-60 см или даже меньше, поэтомуподъем центра тяжести всего на 10 см значительно меняет метацентрическуювысоту, что может сильно сказаться на остойчивости и, следовательно, набезопасности судна. Многие корабли переворачивались из-за этого уже при спускена воду, причем ни корабельные мастера, ни все остальные, кто несетответственность за излишний вес корабля, почему-то не считали себя в этомвиноватыми.

В гл. 10 мы уже упоминали о гибели корабля "Кэптэн". История с ним носилаполитический характер и вызвала в то время много дискуссий. Я полагаю,немногие катастрофы имели столь далеко идущие последствия. "Кэптен" знаменуетсобой поворотную точку в развитии паровых линкоров и, возможно, в развитиисовременной концепции "мировой державы". Слабо разбирающиеся в кораблестроенииисторики не раз упрекали Британское адмиралтейство в излишней медлительностипри переходе от паруса к пару. Историки же рьяно критиковали "империалистическуюэкспансию" и т.п.

Однако следует иметь в виду, что вплоть до сравнительно недавнего времени из-заненадежных машин, большого расхода угля и малого радиуса действия паровыевоенные корабли, стоило им только покинуть родные воды, оказывались целикомзависимыми от баз, пунктов заправки углем и т.д. Реализация концепции "мировойдержавы" с помощью парового военного флота была в корне отличной от политики истратегии, осуществлявшейся с помощью парусного флота в XVIII в. Именно по этойпричине Британское адмиралтейство так долго настаивало на сохранении почти накаждом линкоре в дополнение к паровым машинам парусного снаряжения.

Технические трудности комбинирования паруса и пара определялись не столькосамими парусами и паровыми машинами, сколько необходимостью пушек и брони,возраставшей в течение всего XIX в. Башенные орудия были не только тяжелы,но и требовали широкого сектора обстрела. Еще тяжелее была необходимаязащитная броня. Комбинирование большого сектора обстрела, необходимой остойчивостии полного парусного вооружения создавало чрезвычайно трудные задачи.

Понимавшее все это адмиралтейство в 60-е годы прошлого века намеренобыло вести в этом направлении весьма осторожную политику. Если бы ему позволилиее осуществить, технические трудности были бы преодолены и, возможно, некоторыестраницы истории оказались бы совершенно иными. Эти планы были нарушенынеким военным моряком Купером Коулсом, принадлежавшим к тому типу неглупыхлюдей, звездные часы которых наступают в пылу полемики и саморекламы. Онизобрел орудийную башню нового типа и поставил перед собой цель убедитьадмиралтейство "пристроить" к ней линкор с полным парусным снаряжениеми, следовательно, неограниченной дальностью плавания. Коулсу удалось вовлечьв это дело не только адмиралтейство, но и обе палаты парламента, королевскуюсемью, редактора "Таймс" и практически всех англичан. Устав в конце концовот постоянных обвинений в косности со стороны половины газет и больше чемполовины политиков страны, адмиралтейство уступило. Оно сделало то, чегоникогда не делало раньше и наверняка никогда не сделает вновь: разрешилостроевому морскому офицеру, не имеющему навыка в кораблестроении, спроектироватьего собственный линкор и построить его за счет налогоплательщиков.

Корабль строился на верфях Лэйрда в Биркенхеде под руководством Коулсабез обычных в таких случаях проверок проекта. Более того, строительствовелось в атмосфере поношений и полемики. Сам Коулс большую часть временибыл болен и не покидал своего дома на острове Уайт. В результате вес корабляоказался на 15% выше расчетного. Не случись этого, корабль, быть может,оказался бы удачным и сравнительно безопасным. Но в том виде, в каком "Кэптен"был спущен на воду, он имел слишком большую осадку и недопустимо высокорасположенный центр тяжести. Последующие расчеты показали, что он долженбыл бы перевернуться при крене около 21°. Тем не менее корабль с большойпомпой был принят флотом в 1869 г. Он совершил два океанских плавания,к большому удовлетворению "Таймс" и первого лорда адмиралтейства, сын которогослужил на нем мичманом. Казалось, что проблемы на пути "мировой державы"снова будут решаться одна за другой и можно будет избавиться от трудностей,связанных с разбросанными по всему миру портами и базами снабжения.

В третьем плавании (1870 г.), возвращаясь с эскадрой из Гибралтара,во время довольно обычного шторма в Бискайском заливе "Кэптен" внезапноперевернулся и затонул. Погибло 472 человека - больше, чем англичане потерялив битве при Трафальгаре. Сам Купер Коулс и сын первого лорда адмиралтействаутонули. Спаслись лишь 17 матросов и один офицер.

Гибель "Кэптена" значительно повлияла на ускорение перехода от парусак пару, точнее на изгнание парусного снаряжения с больших линкоров. Какимибы ни были технические последствия этого перехода, политические следствияоказались весьма резвыми. Напомним, что Сузцкий канал, открытый чуть ранееспуска на воду "Кэптена", первоначально принадлежал Франции. В 1874 г.Дизраэли купил акции Суэцкого канала для английского правительства, и строительствораскинутой по всему миру сети баз снабжения сделалось политической необходимостью.Вся история создания и гибели "Кэптена" довольно запутана, но непосредственнаятехническая причина катастрофы несомненно заключалась в стремлении, несмотряна излишний вес, сделать мачты и корпус корабля одинаково прочными. Этобыла одна из многих катастроф, когда ничто не разрушилось, но корень злабыл именно в недостатках конструкции.

 

⇐ Предыдущая36373839404142434445Следующая ⇒

Поделиться: