Если перед загрузкой новой шихты требовалось упорядочить уже имеющийся в топке уголь (у опытного кочегара подобное случалось редко), пользовались "тяпкой" для легкой обработки поверхности горения. После этого по всей поверхности горящего угля распределялось несколько полных лопат свежего угля. Все операции выполнялись в считаные минуты, как можно быстрее, чтобы двери топки и зольника оставались открытыми минимально короткое время. Это позволяло избежать слишком сильного притока "холодного" воздуха котельной (если воздух температурой 40–50 °С можно назвать холодным).
В противоположность небольшим пароходам, на борту которых топки просто загружались и огонь в них поддерживали по мере необходимости, котельные "Титаника" были оборудованы шуровочными индикаторами "Килрой", которые представляли собой подобие таймеров, приказывающих кочегарам открыть дверцы топки с указанным номером через определенный заранее интервал времени. Эти устройства были столь же безжалостными и бесчеловечными, как надзиратели над галерными рабами в античные времена, но обеспечивали эффективный режим сжигания и повышали экономичность.
На контрольном мостике машинного отделения вахтенный механик выставлял передатчик на желаемый интервал (8, 9, 10 и т. д. минут) в зависимости от требуемого количества пара и числа рабочих котлов. По истечении заданного времени в каждом котельном помещении раздавался звонок, и диск в индикаторе переводился на нужную цифру, обозначавшую номер топки, с которой в это время нужно было работать кочегару.
Процесс беспощадно повторялся без остановки и гарантировал сжигание угля с наибольшей эффективностью одновременно во всех работающих котлах. Учитывая удаление передней котельной на 90 м от машинного отделения и 159 топок в 29 котлах, распределенных по 6 помещениям, необходимость в подобной координации очевидна.
В случае двухпроточных котлов шуровочный индикатор предотвращал одновременное открытие с обоих концов симметрично расположенных топок, ведь при этом в камеру сгорания (расположенную между ними) попадало слишком много воздуха.
Шуровочные индикаторы не следует путать с иллюминированными котельными телеграфами, с помощью которых объявлялось (обычно заранее) о режиме выработке пара, который ожидался в машинном отделении спустя относительно короткий промежуток времени (в следующие 15–30 мин). Эти устройства представляли собой вертикальный корпус с набором разноцветных табличек (сверху вниз: красная "STOP" – "глуши", синяя "SLOW" – "малый", зеленая "HALF" – "средний", белая "FULL" – "полный") и не предусматривали передачи определенных приказов (как машинные телеграфы), требовавших незамедлительного исполнения. Например, приказ "полный" на котельном телеграфе появлялся задолго до того, как главному механику поступал приказ "полный вперед" с капитанского мостика от вахтенного помощника. Кроме телеграфов, вахтенный механик, не покидая своего поста, мог отдавать приказания кочегарам по громкой связи.
Обычно, если судно выходило или входило в порт, число оборотов гребных валов повышали или понижали постепенно и машинное отделение извещали с мостика об ожидаемых изменениях скорости. После этого из машинного отделения заранее изменялись показания котельных телеграфов для значительного повышения или понижения скорости горения в топках, что влекло за собой изменения темпа выработки пара. Заблаговременное извещение было важным для поддержания эффективной работы "шотландских" котлов, поскольку большой объем воды в них требовал некоторого времени для повышения или понижения темпа выработки пара.
Аналогичным образом одна или несколько котельных получали приказ "глуши" за несколько часов до окончания рейса, когда пароход шел на низкой скорости, чтобы принять лоцмана и подойти к доку либо встать на якорь. Приказ "глуши" в котельных не всегда означал полное тушение котлов. В обычных условиях он означал прекращение регулярного поддержания огня, частичное закрытие дымовых заслонок и вьюшек зольников, а также поддержание "задавленного" огня в целях снижения до минимума выработки пара и стравливания котельной воды через предохранительные клапаны.
Запуск холодного котла и доведение в нем давления пара до рабочего представляли собой весьма длительный процесс, который мог занять до восьми часов. Одним из препятствий являлся большой объем воды внутри "шотландского" котла. Нужно было разогреть всю воду сразу в отличие от водотрубного котла, в котором в каждый конкретный момент времени разогревается сравнительно небольшой объем воды, проходя по системе трубок через камеру сгорания.
Все процедуры по запуску в работу холодного дымогарного котла с тремя топками хорошо описаны в руководстве "The Marine Steam Engine" (1911):
Для постепенного повышения температуры и максимального снижения риска взрыва этот процесс требует не менее восьми часов. Часто все три топки зажигают одновременно, поскольку не существует устоявшихся правил для достижения лучших результатов. Но на практике лучше затопить только одну топку, а через некоторое время – остальные. Возможно, это наилучший порядок действий.
Раскладка огня. На пол перед каждым из котлов укладывают необходимый запас угля, который в процессе будет пополняться. Колосники каждой топки следует "затравить", т. е. покрыть слоем углей средних размеров. Затем одну топку (обычно нижнюю) "растапливают", т. е. укладывают дрова так, чтобы способствовать доступу воздуха ко всей поверхности горения. Возле горловины топки дрова укладывают на промасленную щепу. После этого дрова "покрывают", т. е. горстями заполняют пространство между дровами и венцом топки мелко дробленным углем.
Разведение огня. Поджигают промасленную щепу. При этом дверцы топки остаются широко открытыми, а дверцы зольника закрытыми для обеспечения хорошей тяги через колосники, чтобы огонь подхватил уголь на решетке и поджег его. Дверцы холодных топок и их зольников следует держать закрытыми для предотвращения поступления в камеру сгорания холодного воздуха. Разведение огня в одной из топок вызывает циркуляцию воды и способствует стабильности температуры водной массы.
По мере горения огонь постепенно добирается до мелкого угля сверху и спустя примерно два часа стабильное горение идет уже в горловине топки. После этого можно разводить огонь в одной или обеих боковых топках. В них дрова укладывают в переднем конце колосников и "покрывают" их мелким углем. Дверцы топки и зольника находятся в том же положении, как и дверцы средней (горящей) топки. Если огонь разводят только в одной боковой топке, другую следует запускать не позже, чем через час.
Распространение огня. Примерно через четыре часа огонь из центра "растянется", т. е. распространится из передней части топки на частично горящий уголь, уложенный в других местах решетки. После этого дверцы топки закрывают, а дверцы зольника открывают для поступления воздуха под колосники, чтобы способствовать горению угля по всей поверхности. Другие топки обрабатываются точно так же через пять-шесть часов по усмотрению.
Приблизительно в это время вода в котле начинает кипеть и давление на манометрах поднимается. Теперь темп горения можно регулировать зазором дымовых заслонок в соответствии с объемом пара, который требуется для работы машин.
Поддержание огня предусматривало периодическое освобождение топки от золы. В конце каждой четырехчасовой смены проводилась очистка одной из шести топок двухпроточного котла, т. е. каждая топка очищалась один раз в течение 24 часов. При этом топке давали почти полностью выгореть и погаснуть. После этого дымовую заслонку над топкой закрывали, чтобы полностью затушить огонь в ней.
Оставшийся "хороший" уголь "отгребали" в ту сторону решетки, которую не подвергали чистке, а золу и шлак выгребали на стальной настил палубы и производили чистку колосников. После этого "хороший" уголь "отгребали" на зачищенную поверхность решетки и весь процесс повторялся с "грязной" стороны. По окончании чистки "хороший" уголь вновь распределяли по всей площади колосников и "покрывали" слоем "свежего" угля.
Кочегар нуждается в постоянном пополнении шихты возле котла. Эту самую грязную и тяжелую работу выполняли штивщики. При этом они занимали самую низшую ступень в социальной иерархии на борту и зарабатывали меньше всех. Даже кубрики и кают-компании штивщиков располагались отдельно от кочегаров.
Штивщики перемещали уголь из одного места бункера в другое, чтобы обеспечить необходимое его количество для помощников кочегаров (они также числились на борту штивщиками), которые, в свою очередь, следили, чтобы у ног кочегара всегда имелась груда угля. Несложно догадаться, что штивщики занимались штивкой, т. е. укладывали и распределяли уголь в бункерах для его равномерного расходования, чтобы избежать крена парохода.
Во время простоя в порту почти все члены команды могли уволиться на берег, побыть с семьями или отдохнуть в местной пивной. А штивщикам приходилось укладывать и размещать уголь для следующего рейса, который грузили в бункеры через шахты с барж.
После выхода в море работа штивщиков в промозглых стальных катакомбах бункеров продолжалась в такт качке судна. На лицах, освещенных тусклым светом единственного переносного фонаря, свисавшего с палубы наверху, у них была мокрая холстина. По ходу рейса темп их работы ускорялся, поскольку запас угля в нижних бункерах истощался и его нужно было перегружать сверху.
У штивщиков, выполнявших роль помощников кочегаров, дела обстояли несколько лучше их собратьев по бункерам. Но все равно их работа была тяжелой. Обычно лишь один помощник назначался на котельный проход (другими словами, двое на смену в котельных № 2–6). Они работали с темпом кочегаров, подвозя уголь от дверей бункера напротив каждой топки, и при необходимости забирали золу и шлак (при сжигании в среднем по 650 т угля в сутки образовывалось свыше 100 т шлака и золы). Отходы подвозились к эжектору золы (их было по два в котельных № 2–6) и перегружались в воронку с решеткой, расположенную чуть выше палубы. Затем задраивали крышку и включали насос. Струя морской воды под давлением 105 т/м подхватывала мусор в длинную наклонную трубу и выстреливала его через отверстие, расположенное в 6–9 м над ватерлинией в борту корпуса.
В порту такой "выстрел" мог легко задеть проходящее мимо судно. Кроме того, на стоянке бортовое электрооборудование питалось паром из котельной № 1, не оборудованной эжекторами золы. Поэтому для ее выгрузки применялись подъемники "Рэйлтон, Кэмпбелл & Кроуфорд", установленные в котельных № 2–6. Золу в мешках грузили на подъемник и поднимали в отсеки зольников на палубах "Е" и "F" для последующей выгрузки на баржу и утилизации через имевшиеся здесь лацпорты.
Помощники кочегаров также помогали остудить и вычистить горячий шлак, который выгребался из топок на настил палубы котельной по окончании каждой смены. И это еще не все. Штивщиков часто заставляли выполнять другую непристойную и трудную работу в технических помещениях судна. Когда спрос на уголь падал (например, в штормовую погоду, когда скорость хода снижалась), свободных штивщиков ставили на чистку машин и механизмов от смазки, чистку и покраску междудонного пространства под машинным отделением и тому подобные неприятные работы, не требовавшие особых профессиональных навыков.
Кочегары и штивщики были "крепкими орешками", как и выполняемая ими работа, поэтому управление "черной бандой" требовало от механиков определенного подхода, основанного на опыте и здравомыслии. Хотя их работа была самой непрезентабельной среди прочих должностей, она оставалась одной из наиболее важных, ведь без нее пароход не смог бы сдвинуться с места. Поэтому, несмотря на непритязательный социальный статус на борту, члены "черной банды" гордились своим делом.
Вот так своим нелегким трудом кочегары и штивщики заставляли работать котлы. Поглощая примерно по 650 т угля в сутки, котлы "Титаника" превращали воду в пар высокого давления (151 т/м с допустимой перегрузкой до 302 т/м) для движения могучих машин, которые смонтировали на борту парохода еще до спуска корпуса на воду.
Традиционная силовая установка применялась на судах класса "Сельтик" ("Большая четверка", 1901–1907 гг.), показавших устойчиво умеренную полезную скорость в 16 уз. и обеспечивших при этом большую экономию – каждое судно сжигало всего лишь по 280 т угля в сутки. С увеличением корпуса "Балтика" до размеров самого крупного лайнера в мире существующая силовая установка не позволяла выдерживать рейсового расписания. Поэтому ее модифицировали для выработки большей мощности.
Для хода еще больших по размерам судов класса "Олимпик" на полезной скорости в 21 уз. при любой погоде требовалась выдача гораздо большей мощности, что подводило существующую силовую установку к лимиту ее возможностей.
Таким образом, родилась идея комбинированной паротурбопоршневой установки, которую опробовали на канадских маршрутах. У "Харланд & Вольф" имелся недостаток опыта по турбинам и прочим технологическим новшествам, которыми пользовалась "Кьюнард", строя свои турбоходы на бюджетные средства. К тому же "Харланд & Вольф" придерживалась эволюционного подхода проб и ошибок.
Поэтому в состав силовой установки решили включить турбину низкого давления системы Парсонса, не выполнявшую роли основного двигателя, что было ново. Хотя турбина и не имела передовой конструкции, она вполне оправдывала свой вес, в целом повышая эффективность и производительность. Для экономии турбина питалась так называемым мятым (уже отработанным) паром от основных двигателей, поршневых машин. Обычно такой пар просто выбрасывался через дымовые трубы или охлаждался, конденсировался и вновь попадал в котлы для повторного нагрева.
Успешное применение турбины на "Лаурентике" (в сравнении с "Мегантиком", который строился одновременно с первым и был оборудован поршневыми машинами) в 1909 г. убедило "Уайт Стар" применить комбинированную силовую установку на новых судах, поскольку скорость здесь не была приоритетной, а на первом месте стояла экономичность. Это и определило окончательный уход "Уайт Стар" от традиционной силовой установки.
Для питания паром оборудования машинного отделения над котлами через все котельные помещения проходили два главных паропровода. Поскольку в них попадал пар от всех котлов, диаметр этих труб увеличивался по мере приближения к машинному отделению и в точке входа в него составлял 53 см у каждой.
Пройдя сквозь последнюю водонепроницаемую переборку в машинное отделение, каждый паропровод заканчивался быстродействующим аварийным стопорным краном, который можно было закрыть за несколько секунд в случае разрыва магистрали. Перед аварийными кранами между магистралями имелся перекрестный трубопровод, чтобы паром из любой магистрали можно было питать сразу обе машины или только одну, когда вторую выводили из работы. От аварийных кранов пар попадал в два больших сепаратора (по одному для каждой машины), дренировавших пар от конденсата и жестких частиц осадка, которые могли образовываться в паропроводах. От сепараторов пар шел к "главным клапанам" или дроссельным заслонкам.
Две перевернутые разнонаправленные поршневые машины тройного расширения с прямым действием системы Джерроу, Шлика и Твиди, давали проектную мощность по 15 000 л.с. Каждая машина высотой около 12 м вращала боковые валы, на которых сидели винты с тремя накладными лопастями диаметром по 7,162 м. При движении вперед машина правого борта вращала винт по часовой стрелке, а машина левого борта – против часовой стрелки. Станина одной поршневой машины весила 195 т, каждая колонна (по восемь на машину) – 21 т. Один цилиндр высокого давления весил 50 т, один коленчатый вал – 118 т. Каждая машина в сборе весила 1000 т.
Термин "поршневой" происходит от механического движения поршней в цилиндрах машины, которые двигаются вверх и вниз, т. е. возвратно-поступательно. Движение каждого поршня посредством штока передается большому коленчатому валу под ним. На деле принцип действия этих массивных двигателей схож с работой двигателей внутреннего сгорания современных автомобилей. Отличие состоит в том, что рабочий ход поршню сообщают не газы, расширяющиеся после сгорания топлива в цилиндре, а пар, используемый в тех же целях.
Имеется еще одно значительное отличие. В двигателе автомобиля поршень осуществляет рабочий ход только в одном направлении, а в паровой машине – в обоих, поскольку поршни в последних имеют две рабочие поверхности (поршни двойного действия). Это означает, что сначала пар попадает на одну рабочую поверхность поршня, двигая его вверх, а затем на другую поверхность, двигая поршень вниз. Кроме того, у паровой машины нет "тактов", свойственных работе автомобильного двигателя. Любое движение поршня является рабочим ходом, в конце которого расширенный пар выпускается незадолго до того, как свежий пар попадает на другую поверхность для нового движения поршня в противоположном направлении.
Управление машинами осуществлялось с контрольного мостика, который именовали "стартовой платформой". Она располагалась между двумя машинами под колоннами передних цилиндров низкого давления. Отсюда механики управляли поступлением пара и направлением вращения валов машин. Во время входа и выхода из порта на платформе присутствовал главный механик с двумя старшими механиками и тремя помощниками. Главный механик стоял в центре и следил за выполнением приказов, поступавших по машинным телеграфам с ходового мостика. Двое старших механиков работали с узлами управления паровыми машинами, а один из их помощников регистрировал в журнале по электрическим часам время поступления и приказы главного механика и капитана. Двое других помощников "отзванивали" исполнение приказов по машинным телеграфам, установленным чуть дальше за контрольным мостиком.
Для пуска паровой машины тройного расширения механик открывал дроссельную заслонку, которой регулировался объем подаваемого пара. Штоки поршней впускных клапанов через расширительную кулису приводились в действие тягой коленчатого вала, состоявшей из двух эксцентриков (один для прямого хода, второй для обратного). Эта система именуется парораспределительным кулисным механизмом Стефенсона.