奥斯利亚比亚号战列舰在对马海战中被列入舰队名单的原因
发表这篇文章，我衷心希望各位尊敬的读者能够给予反馈。对于我这样的人文学科学生来说，即使是独立掌握造船科学的基础知识也是一件非常困难的事情。我将非常感谢大家的建设性批评和指出我计算中的错误。
我还必须指出，我所做的计算极其简化。遗憾的是，不可能按照造船科学的所有规则进行——而且这里的问题甚至不在于图纸（我没有图纸），而在于对进水位置和进水量的了解。可惜的是，后者很大程度上只是假设。
但说到重点了！
初始数据
奥斯利亚比亚号沉没时的情况或许最好由海军候补生谢尔巴乔夫四世来描述，他指挥着中队战列舰奥廖尔号的船尾 4 英寸炮塔，因此处于一个极其方便的位置来观察这艘正在沉没的船只。
大约2小时20分钟。“奥斯利亚比亚”号，舰首完全撕裂，左侧受损，烟囱布满弹孔，舰首和前舰桥起火，几乎无声。 炮兵被敌军炮弹倾泻而下的“阿格斯号”开始向右侧脱离编队。它向左侧侧倾了12-15度，船头卡在了锚链管上，露出了船尾的水下部分，因此从船头透过船嘴可以看到艉楼甲板。
好吧，清单很清楚，但它是什么意思——“坐在锚链孔上”？
显然，这句话的意思是“奥斯利亚比亚”号的船体倾角如此之大，以至于锚链孔的下边缘接近了水面。根据“奥斯利亚比亚”号的照片和图纸，可以清楚地看到，锚链孔的这个边缘最多位于舰队战列舰炮台甲板上方几十厘米处。让我们至少看一下我为本文开头选择的照片。
因此，可以推测“坐到锚链孔”指的是“奥斯利亚比亚”号的船头下沉到炮甲板的高度。考虑到俄罗斯帝国海军在这次不幸事件中 舰队 奥斯利亚比亚号虽然速度较低，但仍然保持着白天和破浪的状态，这样的纵倾在外部观察者看来应该像是“停在锚链孔上”。然后，当这艘战舰离开战列线时，其舰首的纵倾恰好是活动甲板的高度，根据斯特沃拉尔先生的测量，活动甲板的高度为8英尺，即2,438米。
根据 A. Rytik 先生的计算，在对马海战开始时，奥斯利亚比亚号的超载程度使得生活甲板高出海平面 +- 5 厘米。我个人认为这个计算非常现实，只需说明一点。我认为，这个计算结果适用于奥斯利亚比亚号的平均深度。事实上，水手们通常会将货物放置在船尾，这样可以稍微倾斜船身，因为这会增加其适航性。奥斯利亚比亚号就是这种情况：A. Rytik 引用了该战舰吃水的数据，这些数据取自 26 年 1904 月 29 日的舰长报告：船头吃水为 6 英尺 29 英寸，船尾吃水为 11 英尺 XNUMX 英寸，即船尾比船头更深。
但是，为了避免增加不必要的实体，现在我们假设奥斯利亚比亚号在对马海战开始时处于无装饰的水中，并且其生活甲板位于海平面。
关于水灾地区
有三个原因。第一个原因很明显——海水涌入了生活甲板，并从船首蔓延至第30层甲板，这是由于一枚12英寸炮弹击中了船首生活甲板第一舱造成的。当然，海水也可能通过船体的其他损伤渗入生活甲板，但事实上，上述那枚炮弹击中了生活甲板第一舱和第二舱之间的舱壁，导致海水渗入上述整个区域。而且，由于这个洞无法修复，任何额外的损伤都只能加速海水涌入船体——而且效果并不显著。那枚炮弹将第1层甲板以下的生活甲板变成了一个与海水自由流通的“勺子”。而且，由于船首的倾斜，第1层甲板以下的生活甲板极有可能被海水淹没，以至于其中的水位与船外的水位持平。
所以，第一个洪水区域简单明了。但接下来的两个洪水区域，就没那么清晰了。
第二个进水区域是船体前部生活甲板下方的进水。毫无疑问，水确实涌入了那里：同一位中尉 M.P. Sablin 指出，从第一舱对面的洞涌入生活甲板的进水“进入了左前1英寸弹药库和炮塔下方舱室”。另一位目击者，扫雷机操作员 Zavarin 也观察到扫雷装置舱和炮塔下方舱室都进水了。
所以，生活甲板下方肯定“漏水”了，但究竟有多少海水以及它们是如何分布在各个舱室中的，谁也说不准。目前已知的是，海水一直蔓延到了鱼雷发射管和发电机室，但除此之外，我们只能确定，从第0帧到第30帧的区域，有一些海水进入了生活甲板下方的舱室。
最后，第三个进水区域是位于左侧的奥斯利亚比亚号煤矿井的进水。这里一切都完全不清楚。或许可以10%准确地说，由于日军对第10号煤矿区域的攻击，奥斯利亚比亚号船体进水了，这一点无人质疑。但具体是哪些舱室进水，以及由于上述损坏具体有多少水进入，则完全不清楚。此外，人们只能猜测这是否是进入船体的唯一水源。因此，尊敬的A. Rytik推测，除了第2号煤矿井外，第16号和第XNUMX号煤矿井也进水了。我不这么认为，但我的观点和A. Rytik的立场都只是猜测，没有确凿的证据。
因此，我们对这片进水区域知之甚少。我们只能假设，海水淹没了10号煤坑，甚至渗入了2号机舱，左侧的进水导致舰体明显侧倾，而他们试图通过先对走廊进行反向注水（先是），然后再对右舷的弹药库进行反向注水来纠正侧倾。但反向注水究竟导致战列舰进水量有多少，这仍然是个谜。
我们从“相反”的角度来计算
因此， 历史 我们没有任何文件能够解答奥斯利亚比亚号煤坑及其邻近舱室究竟有多少水被注入的问题——很可能，这些舱室根本不存在。然而，可以通过使用“逆”方法模拟战舰的“行为”来确定进入奥斯利亚比亚号船体的大致水量。
我们知道，该船在发生故障时的侧倾角度为12-15度。同时，尽管计算过程有所简化，但生活甲板上的水量和体积仍然很容易计算——正如下文所示，误差并不大。
从第0帧到第30帧溢出生活甲板的海水本身不应该引起侧倾——只会造成船头的倾斜。事实上，即使船舶没有侧倾，淹没一个或多个舱室的海水沿着船体宽度方向的重心也会恰好位于船体中心线。但如果船舶因某种原因侧倾，舱室中的海水就会流向侧倾方向，船舶的重心也会向同一方向偏移，导致侧倾程度超过最初的原因。当然，这种情况只有在舱室没有完全被水淹没，并且海水有溢出口的情况下才会发生。但在我们的例子中，船并没有完全被水淹没——侧倾2,438米，海水只在船首处“漫到天花板”。
由于我们可以计算出生活甲板上的大致水量，并且知道舰体侧倾的角度，因此我们可以估算出淹没生活甲板的海水对舰体侧倾的影响。换句话说，我们可以计算出“奥斯利比亚”号12-15度的侧倾中，有多少是由淹没生活甲板的水量造成的。然后，我们也可以计算淹没生活甲板下方的水量，这当然也导致了舰体侧倾的形成。从12-15度中减去指定的修正量，我们就能计算出左侧煤坑进水造成的侧倾程度，从而得出淹没煤坑的水量。
一些造船理论
让我提醒尊敬的读者，船有一个中部剖面和一个中心线平面。
侧倾和纵倾是如何发生的？任何船舶都有一个称为重心的点。通常重心位于船体中心线平面，略微位于船中框架的前方。
如果我们在船的重心位置放置一定重量的货物，它不会引起船身侧倾或倾侧，而只会增加吃水。顺便说一句，在“奥斯利亚比亚”号上，要使吃水增加1英寸（25,4毫米），就需要装载52,2吨的货物。
然而，船舶的货物几乎从来不会放置在重心位置。如果货物从重心位置被装载到船首，会导致船首倾侧；如果货物也从中心线平面向一侧偏移，也会导致船首向偏移的一侧横倾。设计时会考虑到所有这些因素，以便船舶装载的货物能够相互抵消彼此的影响。
船舶接收重量为 M 的某种货物会导致横倾和纵倾发生哪些变化？计算方法分为两个步骤。首先，确定如果在船舶重心位置接收重量为 M 的货物，吃水将如何变化。然后，确定当货物移至其实际放置位置时，横倾和/或纵倾将增加多少。
为了计算货物对纵倾和横倾的影响，需要知道导致1英寸纵倾和1度横倾的力矩的大小。这些力矩以吨英尺为单位，其本质可以通过一个例子来最容易地解释。
如果将52,2吨的负载放置在距舰船重心100英尺的位置，奥斯利亚比亚号的排水量和纵倾角会发生怎样的变化？如上所述，舰船的吃水将增加1英寸。同时，将这样的负载从战舰重心向前移动100英尺，将产生相当于52,2 * 100 = 5220吨英尺的力矩。使奥斯利亚比亚号纵倾1英寸的力矩为1吨英尺，因此，该负载将导致143 / 5 = 220英寸的纵倾角。
因此，船首部将从接收货物之前的位置进入水中 1 dm（从额外吃水开始）+ 4,57 dm（从纵倾开始）= 5,57 英寸。
需要指出的是，R. M. Melnikov 的专著中，纵倾力矩被错误地写成了 1 吨米。然而，当时这个指标是以吨英尺计算的，而“奥斯利亚比亚”号的纵倾力矩与“博罗季诺”级舰队战列舰（143 吨英尺）的纵倾力矩非常相似。
至于导致“奥斯利亚比亚”号侧倾1度的力矩，我目前还没有掌握。但可以假设，它与博罗季诺级战列舰略有不同，博罗季诺级战列舰尺寸相似，导致倾侧变化的力矩也相似。“博罗季诺”号的侧倾力矩为976吨英尺。由于博罗季诺级战列舰比“佩列斯韦特”级战列舰更宽，因此可以预期，“奥斯利亚比亚”号的侧倾力矩会小于976吨英尺，但变化幅度并不大。因此，为了进一步计算，我们假设“奥斯利亚比亚”号的侧倾力矩为976吨英尺。在我们的例子中，载荷从重心转移到了舰艏，这意味着它不会引起侧倾。
因此，固体货物的情况显而易见，但液体货物的情况则更为复杂。事实上，固体和非散装货物都有其自身的重心，即使货物在空间中的位置发生变化，其重心也保持不变。但液体货物，除非占据了运输集装箱的整个体积，否则在侧倾和平衡时会溢流到相应的一侧。因此，与固体货物不同，此类集装箱的重心可能会发生变化，这一点在计算中应予以考虑。对于未完全充满水的船舱，情况也是如此。
奥斯利亚比亚号生活甲板上的大量水
肋骨之间的距离（肋骨长度）从0到18为0,9米，从18号肋骨（该舰的双底结构起始处）开始，肋骨之间的距离为1,22米。因此，从0到30肋骨的距离由18个0,9米肋骨和12个1,22米肋骨组成，总长度为30,84米。在第30肋骨区域，战列舰的宽度约为17,4米。生活甲板的形状非常接近直角三角形。
一个等腰三角形，高30,84米，底边17,4米，其面积为268,31平方米。“奥斯利亚比亚”号生活甲板的高度，如前所述，为2米。因此，生活甲板至第2,438排骨架的体积约为30立方米。
当然，计算过程非常简单——我把“奥斯利亚比亚”号的舰艏舱室比作三棱柱，但事实并非如此。“奥斯利亚比亚”号舰艏的轮廓从起居甲板到炮台甲板逐渐加宽，但这并没有被计算在内。
但别忘了，我计算的生活甲板的体积不可能完全被水填满。毕竟，计算时是假设生活甲板空间完全空着的。与此同时，一部分空间里还装满了船体的动力框架、纵横舱壁、梯子、设备等等，最后还有主口径炮塔炮座！因此，654,14立方米的可注水自由体积，作为一个近似估计，在我看来，是相当合适的。
从上图可以看出，该容积并未完全被淹没——几乎整个舱室长度的水都没有到达“天花板”，也就是炮台甲板。同时，战列舰的确切进水量不仅取决于其纵倾角，还取决于吃水量，进而取决于生活甲板、其下方以及左侧煤坑区域的进水量。
原来是蛇咬了自己的尾巴——我们需要通过计算获得的数据才能进行这些计算。但总的来说，水的总质量和战舰的位置是相互关联的，这使得我们可以使用逐次逼近法进行计算（Excel 中的“选择参数”功能对此有很大帮助）。在计算了几个方案后，我发现煤坑的进水量对生活甲板的影响并不大。水的体积约为 482-495 立方米，如果算上每立方米约重 1025 公斤的咸海水，则相当于 494,2-507,7 吨水。
水对 Oslyabya 号生活甲板的影响
正如我之前所说，如果“奥斯利亚比亚”号没有因其他原因侧倾，那么上述约500吨水也不会造成侧倾，只会略微倾斜。但是，由于左侧煤坑的进水形成了侧倾，而生活甲板上的水溢出到左侧，又加剧了侧倾。
为了理解和评估此次“溢流”的影响，需要计算这500吨水的重心偏离直径平面的程度。计算方法如下。
在这种情况下，水的重心位移将类似于悬挂在一定高度的负载的运动。
高度应使用以下公式确定：
水的自由表面面积的中心惯性矩（m4）/水的体积（m3）
在这种特殊情况下（隔间类似于三棱柱体），水的自由表面面积的中心惯性矩应使用以下公式计算：
隔间长度*最大隔间宽度3 / 36
请注意，此公式中的除数取决于淹没隔间的形状。
计算完以上所有数据后，找到重心偏移量并不难，用直角三角形的边表示。完成所有必要的计算后，我们发现，当船体侧倾12度时，活动甲板上水面的重心将偏移6,46英尺。这样的偏移将产生3吨英尺的力矩，从而导致船体侧倾225,8度。也就是说，当船体侧倾3,3度时，其中12度是由活动甲板上水流引起的。当船体侧倾3,3度时，活动甲板上的水流会溢出更多，其重心将发生显著偏移，导致船体侧倾15度。
由于没有关于水分布的数据，因此很难估计进入生活甲板下方的水对船舷的影响。我们取最小值，假设生活甲板下方的水对船舷的影响为0,5度：这只有35吨水，其重心位于距离船体纵向平面4,36米处。实际上，进入生活甲板下方舱室的水量可能要高得多，这将在下一篇文章中讨论，我将在其中讨论奥斯利亚比亚号的纵倾计算。水下鱼雷发射管舱和炮塔下方舱室中的水应该流向左侧，因此其重心应该比我的假设更远离纵向平面。
基于上述假设，我们得出的结论是：当船舶侧倾12-15度时，奥斯利亚比亚号船头（第一区和第二区）的进水占侧倾的1-2度。因此，其他进水占侧倾的3,8-4,66度，这部分水来自第三区，即第十号煤矿及其相邻的煤仓或其他煤矿。造成这样的侧倾需要多少水呢？
如果 Oslyabya 的总倾角为 12 度，则需要的力矩等于 8,2 度 * 976 吨英尺 = 7 吨英尺（细心的读者在将所示数字相乘后会得到不同的结果，但我有一个精确的值，因为我考虑了小数点后的许多数字，而在文章中这些数字是四舍五入的）。
“奥斯利亚比亚”号船宽21,8米，第10个煤坑几乎位于船中部，从船体纵向平面到舷侧的距离为10,9米。同时，煤坑连同它与舷侧之间的一小块空间（该空间也将被水淹没）占据了船深约6米。因此，如果煤坑及其与舷侧之间的空间均匀地充满水，那么水的重心将位于距离“奥斯利亚比亚”号纵向平面约7,9米的位置。实际上，应该假设这个距离更远，因为煤坑部分填充了煤炭，但是……为了确保万无一失，我们取7,6米或24,93英尺。
为了达到8,2度的倾斜度，奥斯利亚巴煤矿只需向煤矿注入7吨英尺/998,2英尺=24,93吨水。为了达到320,82度的倾斜度，则需要注入约10,33吨水。
但这并不是从洞里涌入舰体的全部海水。事实是，在船员实施反水压后，“奥斯利亚比亚”号舰体侧倾12-15度。根据我将在下一篇文章中提出的计算，最有可能的情况是，由于第10号煤坑区域的损坏和反水压，到该战列舰停止作战时，“奥斯利亚比亚”号舰体总进水量约为500吨。也就是说，在侧倾12度时，舰体在煤坑中进水约410吨，反水压进水约90吨；在侧倾15度时，舰体总进水量分别为452,3吨和47,7吨。
上述计算有多现实？为了理解这一点，让我们分析一下“胜利号”战列舰煤矿的进水情况，该战列舰的情况与“奥斯利亚巴号”战列舰几乎相同。
波贝达号受损
31年1904月6日，舰队战列舰“胜利号”（Pobeda）触雷，导致其7号和11号煤坑以及相邻的侧廊部分被水淹没（但煤坑内的弹药库并未被淹没）。据报道，该舰在水线以下“约3,35英尺”（123米）深处被击穿，面积达11,42平方英尺（约XNUMX平方米）。
尤其值得注意的是，“奥斯利亚比亚”号的第10号煤坑实际上几乎与“胜利”号的第6号和第7号煤坑正对——只不过是在左舷，而不是右舷。“胜利”号在第49到58号之间被水淹没，而第10号煤坑的中心位于第52号左右。
“胜利”号进水550吨，右舷侧倾6度。遗憾的是，我没有关于此次损坏的其他细节。然而，进水550吨这个数字值得怀疑，原因如下。
“胜利号”煤矿及其相邻的走廊几乎无法容纳如此巨大的煤量。我没有“胜利号”的图纸，但根据V. Krestyaninov和S. Molodtsov引用的《奥斯利亚比亚》相册中的图纸估算，这些房间的容积不足以相信至少有400立方米。因此，即使是空房间，也不可能“灌入”550吨海水，而且这些房间也不可能是空的：“佩列斯维特号”和“胜利号”停泊在旅顺港时，煤矿中通常最多可容纳1500吨煤。负责在旅顺港修理第一太平洋舰队舰艇的N. N. Kuteinikov直接指出了煤矿并非空的。他逐字逐句地写道：
“爆炸地点对面的煤坑里装满了煤，所以内侧的破坏程度不是特别大。”
因此，进入煤坑的水量明显小于其“空”容量。
此外，如果我们考虑到同样位于船体中部附近的6号和7号煤坑的水重心，其距离中心线平面的距离大约与我为“奥斯利亚比亚”号计算的7,6米（24,93英尺）相同，那么550吨水（如果它们以某种方式装入那里）将导致船体侧倾24,93英尺*550吨/976吨英尺=14,05度，而实际侧倾角度仅为6度。现有的船舶照片完全证实了船体侧倾角度恰好为6度。
计算表明，为了造成6度的倾斜，胜利号只需要向煤矿引入约234吨水。
因此，必须假设由于煤坑进水和舰上进行的反灌水，有 550 吨水进入了胜利号，而我所掌握的资料中没有提到这一点。然后，约有 392,5 吨水通过煤坑的洞进入舰内，约有 157,6 吨水因反灌水而被吸入。当然，所有数字都非常近似，但它们与我为奥斯利比亚号计算的数字相当一致，因为后者很可能不仅煤坑被淹，而且其中的弹药库也被淹了。此外，不应忘记，奥斯利比亚号受损时，水漫过了主装甲带，显然淹没了斜坡，而在胜利号上没有关于此类洪水的报道。
发现
因此，根据我的计算，如果矿井倾角达到12-15度，奥斯利亚巴水渠就足以将320,8-404,6吨水引入左侧的煤矿，这还不包括通过反灌抵消的水量。此外，我认为这些数字与其说是低估，不如说是夸大了，原因如下：
1. 我认为“奥斯利亚比亚”号侧倾增加1度的力矩与“博罗季诺”级战列舰的侧倾增加度相当。但后者更宽，所以“奥斯利亚比亚”号侧倾增加度的力矩可能更小。
2. 从下一篇文章的计算中可以看出，进入船头生活甲板下方的水可能导致船体侧倾比我考虑的 0,5 度大得多。
3. “奥斯利亚比亚”号在失事时的侧倾角度更像是12度，而不是15度。考虑到战列舰吃水量的增加，如果侧倾角度达到15度，其左侧相对于生活甲板的入水深度至少应该达到3,44米——如此大的侧倾会导致海水涌入炮台甲板上的火炮炮廓，而根据描述，这种情况发生得较晚。
综上所述，以下版本是相当合理的：考虑到战列舰“奥斯利亚比亚”号舰首的甲板可以自由进水至第 30 框架（这是历史事实），而甲板下方有少量水渗入（这是一个非常谨慎的假设），舰身倾斜 12-15 度并“坐到锚链孔”，因此，第 10 个上煤坑区域受到战斗损伤是必要且足够的，这会导致第 10 个上煤坑和第 12 个下煤坑以及第 XNUMX 个下煤坑、相邻的走廊和弹药库被淹没。
如果第二和第十六煤坑与上述煤坑一起被淹没，这艘战列舰的侧倾程度会更大，而且很有可能在不停止作战的情况下倾覆。因此，可以说这些煤坑区域没有被击中，“奥斯利亚比亚”号是被两枚大口径炮弹击中后摧毁的。第一枚炮弹击中了舰首，位于其第一舱对面的起居甲板区域，第二枚炮弹击中了第十号上部煤坑区域。
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