Глава 7 Затопление: потеря подлодки «Трэшер»

Глава 7

Затопление: потеря подлодки «Трэшер»

В этой главе

• Самая ужасная катастрофа подлодки.

• Опасность безопасных переключателей.

• Внесенные изменения.

Самая ужасная катастрофа американской подлодки за атомный век произошла 10 апреля 1963 года в Атлантическом океане, когда была потеряна подлодка USS Thresher с 128 членами экипажа. Подлодка, являвшаяся на тот момент самой современной, только что подверглась капитальному ремонту в доке Портсмута штата Нью-Хэмпшир.

Подлодка направлялась на встречу с другой подлодкой ВМС США USS Skylark, Встреча была назначена в 200 милях от Мыса Доброй Надежды, где континентальный шельф резко обрывался в океан. Если бы «Трэшеру» потребовался экстренный подъём на поверхность (при помощи взрыва балластных ёмкостей), «Скайларк» должен был обеспечить безопасность, в том числе следить за тем, чтобы поблизости не оказалось судов. И если бы на первой подлодке возникли проблемы, то второе судно должно было позаботиться о спасении экипажа.

Попытка произвести экстренный взрыв балластных ёмкостей

Ниже приводится хронология событий того утра, как описано в февральском номере журнала «Механические разработки» 1987 года:

6:35. «Трэшер» поднимается на перископную глубину, обнаруживает подлодку «Скайларк» и докладывает на поверхность по акустическому телефону. Капитан Джон Харви готов к тому, чтобы подлодка погрузилась на максимальную глубину — около 300 метров. Погружение осуществлялось в несколько этапов — по нескольку десятков метров за раз. На глубине 125 метров команда подлодки проверила, нет ли течи в корпусе, соединениях труб и трубопроводах. Любая трещина могла обернуться катастрофой: вода хлынула бы внутрь под давлением 40 атм.

7:54. Харви информирует «Скайларк», что в дальнейшем он будет обозначать глубину погружения так: «половина тестовой глубины», «³/₄ тестовой глубины» и так далее. Причиной этому были многочисленные советские траулеры, курсировавшие вдоль побережья США.

8:09. «Трэшер» находится на половине тестовой глубины.

9:02. Подлодка попросила навигатора «Скайларка» повторить курс.

9:03. Следующее сообщение получено с «Трэшера»: «У нас небольшие проблемы. Угол положительный». А затем: «Пытаемся произвести взрыв (балластных ёмкостей)». Телефон «Скайларка» уловил звук, производимой воздухом под большим давлением, когда «Трэшер» попытался осушить балластные ёмкости. Потом наступила тишина. В течение следующих 10 минут «Скайларк» безуспешно пытался связаться с «Трэшером».

9:17. «Скайларк» получает шифровку. Большая ее часть была нечеткой, но она заканчивалась четко и зловеще: «…тестовая глубина». Акустический телефон «Трэшера» продолжал работать, и навигатор «Скайларка», ветеран морских сражений Второй мировой войны, был поражен тем, что он услышал далее. Он слышал чёткий грохот и лязг обречённого судна. «Трэшер» распался на части.

Вице-адмирал Элтон Грэнфелл, в прошлом командующий подлодками Атлантического флота, написал о трагедии подлодки «Трэшер» в мартовском номере журнала «Расследования морского института ВМС США» 1964 года: «Трагедия произошла, по всей видимости, когда лодка приближалась или уже находилась на тестовой глубине, что стало причиной сильного затопления вследствие потока воды, хлынувшего внутрь. Вода вызвала короткое замыкание во всех основных жизненно важных электроцепях, вызвав потерю мощности, требующуюся для продолжения движения. „Трэшер“, скорее всего, попытался произвести взрыв основных балластных ёмкостей, начал подъём и сразу начал тонуть. Вскоре после этого подлодка превысила максимальную глубину погружения и пошла на дно».

Джеймс Л. МакВой, бывший подводник и редактор журнала «Морские инженерные решения», сказал: «Когда ВМС попытался выяснить причину гибели подлодки „Трэшер“, то мы обнаружили столько неисправностей: лучше бы мы обо всём этом не знали».

Нечёткие голоса

«Скайларк» двигался взад-вперед над местом гибели «Трэшера», пытаясь связаться с экипажем, но ответа не было. Десятки поисковых судов и самолетов ВМС США были немедленно посланы в район катастрофы.

«Скайларк» обнаружил нефтяное пятно недалеко от того места, откуда в последний раз «Трэшер» вышел на связь. Вскоре после этого обломки были найдены другими судами, прибывшими на место. Среди обломков были найдены желтые перчатки, которые используются на атомной подлодке, а также пробковый материал, применяемый для изоляции корпусов подлодок.

В отчёте, полученном со спасательной подлодки, говорилось, что нечеткие голоса слышались через подводный телефон на «Трэшере». Впоследствии высказывались предположения, что это были голоса людей, которые находились в переднем отсеке подлодки, оторванном от остальной подлодки.

Некоторые говорили, что «Трэшер» погрузился слишком глубоко и корпус не выдержал давления и был раздавлен. Во время взрыва давление внутри сосуда выше, чем снаружи, поэтому сосуд разлетается на части. Когда происходит то, что произошло с «Трэшером», снаружи давление оказывается выше, чем внутри, поэтому происходит «взрыв наоборот».

Также существовало мнение, что за «взрывом наоборот» последовал обычный взрыв, когда давление от воздуха и воды повредило трубу для подачи топлива к дизельной установке.

Расследование, проведённое экспертами ВМФ, постановило, что когда «Трэшер» находился на тестовой глубине, открылась течь из сочленения труб системы подачи воды в машинном отделении. Вода вызвала короткое замыкание и, как следствие, остановку реактора.

Подлодка потеряла ход. Не имея возможности произвести экстренный взрыв основных балластных ёмкостей, подлодка не смогла подняться на поверхность: мощности, поставляемой аварийной силовой установкой, было недостаточно.

Колумбус Изелин из Института океанографических исследований в местечке Вудс Хол предложил свою версию событий. Он предполагал, что причиной катастрофы стал подводный водоворот. Крупный ураган пронёсся над заливом Мэйн 8 апреля, а подводный водоворот явился отголоском шторма.

Такой водоворот мог стать причиной образования стометровых подводных воли. Если только подлодка погрузилась в неудачном месте, то, как сказал Изелин, она, скорее всего, сначала попала в водоворот, а затем её накрыло волной. Эти же причины, по всей видимости, и увеличили скорость погружения судна, «заставили» его погрузиться на опасную глубину, прежде чем команда смогла что-либо предпринять… Если на подлодке в тот момент возникли неполадки в системе осушения балластных ёмкостей, то времени до того, как её сплющило давлением, оставалось очень мало.

Это было за несколько недель до того, как маленькая исследовательская подлодка была спущена к месту крушения «Трэшера».

«Трэшер» был первой из подлодок нового поколения. Потеря субмарины явилась главным ударом по имиджу программы, потому что новые подлодки могли погружаться гораздо глубже своих предшественников.

И вот одна из них погрузилась и не вернулась на поверхность. Вся программа атомных подлодок могла оказаться под угрозой, если бы не Холодная война.

ВМС и все те люди в мире, которые были в курсе трагедии, оплакивали гибель подлодки «Трэшер» — и не только из-за погибших моряков и гражданских. «Трэшер» был ключевым элементом в Холодной войне, которая в 1963 году была близка к своему пику, и был призван нейтрализовать растущую угрозу со стороны подводного флота Советского Союза.

«Трэшер» обладал большей ударной мощью, чем все подлодки ВМС США времён Второй мировой войны, вместе взятые.

Вот обозначения разных типов подлодок:

• SSN — атакующая подлодка,

• SSBN — подлодка, несущая на борту баллистические ракеты,

• NR-1 — глубоководный исследовательский аппарат,

• DSRV — глубоководный спасательный аппарат,

• T-AGSS — исследовательская подлодка.

Неполадки, которые обрекли «Трэшер» на гибель

Расследование, проведённое экспертами ВМС, показало, что подлодка не соответствовала требованиям по безопасности.

Дизайн и конструкция

Разработчики уделили слишком много внимания безопасности ядерного реактора подлодки и слишком мало конструкции самого корпуса судна.

Так же сравнительно мало внимания уделялось системам подачи пара и морской воды.

Запечатывание серебром

Это метод запечатывания стыков труб. Металлические элементы соединяются путем их нагревания до таких температур, пока металл-заполнитель, обычно серебро, не расплавится и не заполнит небольшие щели между плотно подогнанными частями. Это очень надежный метод, но он не был использован везде на подлодке.

Наилучший эффект достигается при применении индукционной сварки. Но этот метод был использован не на всех металлических стыках на подлодке. Труднодоступные стыки были просто слегка проварены ручной паяльной лампой. Разработчики посчитали, что этого будет достаточно.

Сверхзвуковое тестирование с использованием специальных звуковых волн применяется при проверке стыков труб на прочность.

Гарантия качества

Уже несколько признаков показывают, что тестирование стыков было проведено в недостаточном объеме. ВМФ назвала это «незначительными промахами». Старый метод, так называемое гидростатическое тестирование, было использовано вместо нового и более надежного метода ультразвукового тестирования.

Неприятным фактом во время тестирования явилось то, что, когда тесты начали проводить с помощью ультразвукового метода, из 145 проверенных соединений, 20 оказались неисправными. Метод был признан обременительным и требующим слишком много времени. Оставшиеся соединения были проверены с помощью гидростатической системы. Все они прошли тест успешно.

При проведении гидростатического теста трубопровод подлодки наполняется водой под давлением (с использованием насоса), чтобы проверить на прочность или течь стыки труб. Это более безопасный способ, чем пневматический, во время которого система заполняется сжатым воздухом. В последнем случае утечка может повлечь за собой травму или смерть, потому что воздух сохраняет энергию после утечки, тогда как утечка из гидросистемы приводит к моментальному снижению давления.

Обеспечение

Военные и снабженцы подчиняются строгим правилам. Известно, что Пентагон может истратить даже 20 долларов на скрепку для бумаги, зато можно уверенно сказать, что это будет очень надёжная скрепка.

Когда дело дошло до строительства и капитального ремонта «Трэшера», этими правилами пренебрегли.

Когда «Трэшер» затонул и обломки были подняты на поверхность, эксперты ВМФ выяснили, что клапаны, установленные в системе сжатого воздуха (те, которые должны были обеспечить взрыв балластных ёмкостей), не соответствовали предъявляемым требованиям.

Эксперты обнаружили, что неисправность этих клапанов способствовала образованию конденсата внутри. Эта жидкость заморозилась и заблокировала поток воздуха через клапан. Это посчитали одной из главных причин того, что подлодка не смогла подняться на поверхность.

Усовершенствования, повысившие безопасность подлодки

С момента катастрофы «Трэшера» 40 лет назад были приняты новые стандарты безопасности. Сегодня, хотя инженеры, проектировщики и конструкторы, которые участвуют в строительстве подлодок, полностью отвечают за последствия аварий ядерного реактора, они также уделяют огромное внимание и безопасности всех других компонентов подлодки.

Сейчас никакие элементы не недооцениваются только потому, что строительство отстает от графика или не поступило достаточно средств из бюджета. В наши дни, когда случаются «небольшие промахи», которые заставляют пересмотреть меры безопасности, современные средства связи «заботятся» о том, чтобы все, кому необходимо знать о тех или иных возможных усовершенствованиях, способных повысить безопасность, знали об этом как можно скорее.

И сегодня новейшие системы заняли свое место среди оборудования подлодки, чтобы можно было с уверенностью сказать, что это именно те компоненты, которые необходимы, а не какие-то их «аналоги».

У подлодки «Трэшер», которая затонула в 1963 году, была тезка во время Второй мировой войны. Это подлодка образца времен Второй мировой войны (SS-200) водоизмещением 1475 тонн на поверхности и 2198 тонн при погружении. Длина ее составляла 103 метра, ширина — 9 метров, осадка — 4,5 метра. Она могла двигаться со скоростью 21 узел на поверхности и 9 узлов — при погружении. На борту размещались 6 носовых и 4 хвостовых торпедных пусковых установок, а также 24 торпеды длиной 0,52 метра. На подлодке были установлены и дизельная, и электрическая силовые установки. Она была построена компанией «Электрик Боут Компани» и спущена на воду 21 августа 1940 года.

История подлодки «Трэшер», бытовавшая среди моряков подводного флота ВМС США

Замечание: этот рассказ является внутренней версией трагических событий 1963 года, распространенной среди подводников ВМС США. Ей можно доверять, но она не может претендовать на абсолютную подлинность.

Первое же погружение подлодки «Трэшер» после пребывания в доках обернулось катастрофой. Во время погружения произошла авария во вспомогательной системе подачи морской воды на верхнем уровне второго машинного отделения (отсек, который находится между реакторным отсеком и машинным отделением), и вода затопила пространство. По всей видимости, в это время подлодка находилась глубже того уровня, на который было приказано погрузиться (200 метров).

Возможно, что затопление произошло в тот момент, когда подлодка находилась на тестовой глубине, глубинном пределе, глубже которого погружаться не разрешается. Тестовая глубина обычно составляет ²/₃ той глубины, на которой подлодка просто не выдержит давления глубин (точного значения не существует, потому что оно получено исключительно путем вычислений и никогда не проверялось на практике). На этой экстремальной глубине давление было огромно, и в результате в трубопроводе образовалось отверстие 5–8 сантиметров в диаметре.

Сила течи

Сложно представить себе поток воды, который хлынет через отверстие такого размера на тестовой глубине. Струя из пожарного шланга покажется при сравнении очень слабой: если поток воды из такого отверстия ударит кого-нибудь в грудь, то сможет разрезать этого человека пополам. Он сорвет все электрические панели и станет причиной короткого замыкания оборудования. Тяга в поврежденной системе может разорвать трубы на куски. В результате образуется сквозное отверстие диаметром 8 сантиметров, через которое морская вода хлынет внутрь подлодки. Труба вспомогательной системы подачи воды имеет диаметр 15 или 24 см. Это означает, что сквозное отверстие, если его вовремя не изолировать, обречет судно на гибель.

Изначальная идея этой процедуры была хорошо продумана. В конце концов, если пар забирается из остановленного реактора, вода в системе охлаждения реактора, возвращающаяся из парового котла (парового генератора), будет становиться все холоднее, потому что паровой котёл продолжает забирать энергию из системы охлаждения для производства пара, чтобы привести в движение турбины.

Обычно возвращение холодной воды в реактор является нормальной процедурой, потому что она будет нагрета от топливных модулей активной зоны реактора и возвратится в паровые генераторы уже горячей. Но так как реактор остановлен, вода несущественно нагревается от реактора, а температура охлаждающей жидкости становится все ниже по мере того, как паровые котлы забирают из нее энергию на образование пара.

Затопление на данном этапе повредило систему управления реактором. Если защитная система реактора подвергается короткому замыканию, то она остановит реактор. Во время остановки реактора механизмы рычагов управления реактором будут обесточены, открывая механизмы типа «крокодил», которые позволяют пружинам выпрямиться и направить тягу в урановые топливные модули.

В момент остановки ядерные реакции прекращаются, и только благодаря теплу внутри реактора и остаточным реакциям реактор нагревает охлаждающую жидкость. Остановка при работе реактора на 100 % мощности приведет к тому, что мощность упадет до 8 % и останется на этом уровне. Из-за сложных процедур защиты реактора командование ВМС настояло на том, чтобы при остановке реактора закрывались паровые изолирующие клапаны MS-1 и MS-2 для того, чтобы энергия не забиралась из охлаждающей жидкости реактора.

Опасность резких перепадов мощности

Наконец, температура охлаждающей жидкости реактора настолько низка (от 135 °C-150 °C до 260 °C), что данная плотность наиболее благоприятна для образования активных нейтронов, которые при более высоких температурах будут просачиваться из активной зоны реактора. Более плотная вода означает меньшую утечку нейтронов и больше реакций. Больше реакций — больше мощности. Если ультраплотная вода генерирует активные нейтроны, мощность реактора растет сама по себе. Это называется «перезапуск». Он чрезвычайно опасен, потому что реактор выходит из-под контроля и его мощность может мгновенно возрасти до нескольких тысяч процентов от нормального уровня.

При хорошем раскладе в результате аварии топливо расплавится и заразит реакторный отсек. Судно потеряет ход, потребуются годы на устранение последствий аварии. При плохом же раскладе скачок мощности выбросит в охлаждающую жидкость энергии больше, чем та способна принять, и паровой взрыв разнесет на куски реактор, проделает брешь в корпусе судна — отверстие может быть такого диаметра, что через него способен проехать автомобиль — и потопит судно. Чтобы этого избежать, инструкция адмирала Риковера предписывает, чтобы основные паровые клапаны (MS-1 и MS-2) закрывались с помощью аварийных переключателей на панели управления реактором. Для того чтобы закрыть клапаны с помощью гидравлического привода, требуется несколько секунд. Чтобы открыть их снова, требуется около 10 минут, поэтому их закрытие при аварии носит необратимый характер.

К сожалению, действия, описанные в инструкции Риковера по остановке реактора, были несовместимы с затоплением. Даже рискуя спровоцировать «перезапуск» реактора, когда судно затоплено, операторы могут использовать остаточное тепло реактора, чтобы поднять судно на поверхность. Мантра подводников: «Спасти задание, спасти судно, спасти реактор, спасти экипаж». Закрытие клапанов MS-1 и MS-2 спасёт реактор, но не судно. Клапаны необходимо закрыть таким образом, чтобы пара было достаточно для того, чтобы обеспечивать движение судна в течение 3 минут с использованием половины мощности. Это максимум мощности, которую может предоставить реактор без «перезапуска». Все эти выводы были сделаны после катастрофы подлодки, но это уже не помогло подводникам «Трэшера».

Никаких аварийных выключателей

Вернёмся к катастрофе подлодки «Трэшер». Затопление во втором машинном отсеке повлекло за собой короткое замыкание в электронной системе реактора и остановку реактора. Согласно инструкции, команда должна закрыть клапаны MS-1 и MS-2, основные клапаны паровой системы, перекрывающие поток пара, но при этом у них не оставалось никакой надежды использовать пар, чтобы подняться на поверхность.

Можно было сделать попытку закрыть клапаны вспомогательной системы подачи морской воды и изолировать затопленный отсек. Более современные подлодки были оборудованы панелью экстренного закрытия клапанов для того, чтобы вахтенный инженер мог мгновенно изолировать корпус подлодки от потока воды с помощью гидравлики.

Без такой панели или при задержке изоляции вспомогательной системы подачи морской воды такое количество воды могло затопить второе машинное отделение. При этом у судна возникли бы большие проблемы при поднятии на поверхность, если только не воспользоваться экстренным взрывом.

В трёх шагах от трагедии

Говорят, что катастрофа похожа на стул: одной или двух ножек недостаточно для того, чтобы стул стоял устойчиво, ему нужно три и более ножек. Так же и аварии нужно три одновременных неполадки, чтобы она превратилась в трагедию. Первой из неполадок было затопление из системы подачи морской воды. Вторая: изолирование паровой системы, чтобы спасти реактор. В результате мощности было недостаточно для поднятия затопленной подлодки на поверхность. Третьей неполадкой могли явиться поздняя изоляция системы подачи морской воды и продолжающееся затопление. Четвертая неполадка была самой тяжелой. Если бы не она, то «Трэшер» смог бы вернуться в Гротон.

Последняя неполадка: отказ воздушных компрессоров высокого давления. Когда баллоны наполняются сжатым воздухом, воздух, забираемый из подлодки, сжимается под давлением до 200 атм. компрессорами поршневого типа. Это делается, когда судно находится на поверхности или производит забор воздуха через шноркель, чтобы избежать резкого падения давления внутри подлодки. Но проблема в том, что влага, содержащаяся в воздухе, может быть губительна для баллонов высокого давления. Воздух проходит через специальную ёмкость, наполненную порошком, который поглощает влагу. Когда порошок перенасыщен влагой и не может больше вбирать ее в себя, система должна переключиться на другую ёмкость и осушить использованную. По какой-то причине система дала сбой, и влажный воздух прошёл сквозь систему и наполнил баллоны высокого давления.

Когда дежурный офицер приказал произвести экстренный взрыв основных балластных ёмкостей, влажный воздух в баллонах со сжатым воздухом прошел через большие клапаны и несколько изгибов трубы и попал в балластные ёмкости. Это вызвало проблемы в системе из-за эффекта Джоуля-Томпсона. Когда газ под большим давлением попадает в среду с низким давлением, то уравнение сохранения энергии гласит, что при падении давления и плотности величина, называемая внутренней энергией газа, тоже падает. Внутренняя энергия пропорциональна абсолютной температуре газа. Поэтому когда давление газа падает, температура газа понижается с температуры окружающего воздуха до минусовых значений. Вы, наверное, уже догадались, чем это может кончиться, если воздух будет влажным. На борту «Трэшера» конденсат мгновенно превратился в гигантский ледяной шар внутри трубы, рядом с клапаном и в изгибах трубы, преградив доступ сжатого воздуха в балластные ёмкости.

Не имея возможности произвести взрыв балластных ёмкостей, потеряв ход из-за закрытия паровых клапанов и имея дополнительный вес из-за затопления во втором машинном отделении, судно было обречено. Заместитель дежурного офицера пытался послать сигнал с помощью подводного телефона, прибора, который передает голосовые сигналы вместо пульсаций. Говорят, что в одном из сообщений с борта «Трэшера» говорилось, что подлодка погружалась под очень острым углом, что могло произойти из-за затопления во втором машинном отделении, которое находится далеко позади центра тяжести подлодки. Тот факт, что офицер продолжал передавать информацию даже в тот момент, когда он знал, что обречён, свидетельствует об исключительной преданности своим обязанностям.

Корпус «Трэшера» разлетелся на куски на критической глубине, на поверхности было найдено большое количество обломков подлодки. Роберт Боллард, океанограф, обнаруживший «Титаник», стоял во главе экспедиции по поднятию обломков «Трэшера». К месту крушения подлодки были спущены глубоководный аппарат «Ясон» и робот-камера «Элвин». Видеокадры с места крушения «Трэшера» наводят ужас. Кроме обломков оборудования — балластных ёмкостей, клапанов, труб и кабелей — невозможно было ничего распознать.

• Никогда не закрывайте паровые клапаны MS-1 и MS-2 в случае остановки реактора. В ситуации, угрожающей безопасности судна, будьте готовы открыть дроссели и использовать пар, чтобы поднять подлодку на поверхность.

• Установите и будьте готовы к использованию экстренных переключателей на панели управления для закрытия всех клапанов подлодки в случае затопления.

• Проверьте, чтобы сжатый воздух очищался от влаги во время прохождения через специальную колонну.

• Клапаны подачи воздуха под давлением в основные балластные ёмкости при экстренном взрыве должны быть цельными и не иметь возможности поворота (такие клапаны не изменяют диаметр трубы, соответственно не происходит изменения давления или температуры — поэтому меньше шансов на образование наледи из-за скапливания конденсата внутри труб), Также расстояние от баллонов со сжатым воздухом до балластных ёмкостей должно быть как можно короче, с минимальным углом, или представлять собой прямую, так что даже в случае образования конденсата есть шанс, что воздух достигнет балластных ёмкостей.

• Все моряки-подводники должны быть в курсе этих трагических событий, чтобы такой катастрофы больше никогда не произошло. Если мы уясним для себя эти уроки, то можем быть уверены, что моряки «Трэшера» погибли не зря.

Минимум того, что вам нужно знать:

• Самая ужасная катастрофа американской подлодки за атомный век — потеря подлодки USS Thresher в 1963 году.

• Много теорий пытались дать объяснение, почему «Трэшер» затонул и распался на части в 200 милях от Мыса Доброй Надежды.

• Версия трагических событии 1963 года, распространённая среди подводников ВМС США, не полностью совпадает с официальной версией произошедшего.

• Эта трагедия многому нас научила, и с тех пор подлодки стали безопаснее.