Остойчивость
На этих кораблях немцы применили подтвердивший свою надежность в годы Первой мировой войны принцип обеспечения высокой степени остойчивости за счет отличного разделения корпуса на отсеки. Из-за возросших размеров кораблей от них требовалась остойчивость даже большая, чем на «дойчландах». Немцы считали, что капитальный корабль должен быть разделен на множество водонепроницаемых отсеков и что на него должны распространяться принципы Международной конвенции по безопасности жизни на море (SOLAS), разработанные для пассажирских судов. Эти корабли проектировались как «двухотсечные», на которых затопление любых двух соседних отсеков, независимо от их размера и расположения, не должно сопровождаться погружением в воду палубы, до которой доходят водонепроницаемые переборки. Любой главный водонепроницаемый отсек, за исключением самых узких в оконечностях, делился на водонепроницаемые пространства. Ютландский опыт «Лютцова» и «Зейдлица» доказал абсолютную необходимость этих принципов для сохранения корабля на плаву. В проекте новых линейных крейсеров немцы использовали и опыт повреждения «Байерна» на русской мине в Первую мировую войну. В результате «Шарнхорст» и «Гнейзенау» получили гораздо больше продольных и поперечных переборок, чем все предыдущие германские «капитальные» корабли. Энергетическая установка располагалась в нескольких больших отсеках, чтобы обеспечить раздельное снабжение мощностью каждый гребной вал. Немцы сознательно пошли на усложнение обслуживания механизмов вследствие затруднительного доступа к ним. Это, прежде всего, относилось к увеличению числа водонепроницаемых люков в переборках и использованию водонепроницаемых запоров.
В результате тщательного анализа характеристик остойчивости на ранней стадии проектирования корабли разделили на 21 главный отсек шестью траверзными переборками, доходящими до батарейной палубы, и 14 переборками, доходящими в носу до верхней палубы. Противоторпедные переборки, проходящие в 10,56 м от диаметральной плоскости, имели с каждой стороны по 15 бортовых отсеков. Эти корабли проектировались так, чтобы не тонуть при потере запаса плавучести в любых трех главных отсеках.
Расположение траверзных переборок определялось расчетами длин кривых затопления, использующими методику, принятую для торговых судов. Но в боевом корабле затопление отсеков обычно асимметрично, поэтому на крупных германских боевых кораблях для компенсации асимметричного затопления применяли большую ширину корпуса и большую метацентрическую высоту. При этом за определенное время полученный крен и дифферент могли исправляться контрзатоплением. Оценочная длина пробоины от торпедного попадания принималась равной 30 м или не менее трех отсеков. Затопления от попаданий снарядов считались не такими интенсивными и их легче можно было взять под контроль. Чтобы учесть различия в отношении весовых нагрузок к центру тяжести, для каждого корабля сделали отдельные расчеты боевой остойчивости. Тем не менее, «Шарнхорст» и «Гнейзенау» для своего размера имели посредственные характеристики остойчивости.
Относительно небольшой диапазон остойчивости, по сравнению с кораблями других флотов, объяснялся вынужденной экономией веса брони и уменьшением силуэта, чтобы для противника цель была как можно меньшей площади. Отношение длины к осадке у этих линейных крейсеров равнялось 16:1. Корабли Первой мировой войны строились с еще более низким надводным бортом, но, имея в виду перенос боевых действий «Шарнхорста» и «Гнейзенау» из Балтики и Северного моря в Атлантику, им следовало увеличить высоту борта. Кроме того, увеличение водоизмещения и размеров требовало значительного усиления жесткости корпуса. Эти корабли могли продолжать бой даже в случае повреждения силовых элементов набора. Немцы считали это очень важным, основываясь на опыте боев Первой мировой войны. Поэтому они увеличили толщину силовых элементов набора в верхней части корпуса. С учетом требований к защите это и объясняет, почему эти корабли имели довольно высокое расположение центра тяжести. Ограничения по ширине не позволили добиться соответствующего увеличения метацентрической высоты, что удалось сделать на последующих проектах.
Корабли типа «Шарнхорст» имели двойное дно глубиной 1,7м. К моменту завершения проектных работ еще не существовало магнитных взрывателей для торпед и мин, выход в Атлантику и возвращение этих кораблей предполагалось осуществлять свободными от минных постановок фарватерами или под эскортом. Повреждение же «Байерна» в 1917 году показало, что только глубокое двойное дно может поглотить энергию подводного взрыва.
Жизненно важные части корабля внутри броневой цитадели хорошо разделялись друг от друга двумя продольными переборками, проходящими в 7,3 м от диаметральной плоскости. Эти переборки, которые немцы начали применять еще на преддредноутах, сохраняли водонепроницаемость машинно-котельных отделений и погребов, что значительно снижало риск получения большого крена при повреждениях в один и тот же борт. Одиночная переборка по диаметральной плоскости, хотя и уменьшала количество поступавшей в корпус воды, увеличивала кренящий момент в большей степени, чем две, разнесенные к бортам. Немцы были убеждены, что трехвальная энергетическая установка позволяет более эффективно делить корабль на отсеки, чем четырехвальная.
Распределение нагрузки на «Шарнхорсте» (1943 г.)
Корпус:................................................................................7961 т (24,6%)
Экипаж и продовольствие:................................................. 1837 т (5,7%)
Механизмы: ..........................................................................2909 т (9,0%)
Вооружение и боезапас:....................................................5401 т (16,7%)
Бронирование:.................................................................14 250 т (44,0%)
Итого (легкая нагрузка):..............................................32 358 т (100,0%)
Топливо и резервная вода:..............................................................6345 т
Полная нагрузка:........................................................................... 38 703 т
Характеристики остойчивости
Водоизмещение, т
|
Метацентрич. высота, м |
Диапазон остойчивости |
31 552 (легкое) |
1,6 |
58° |
32 368 (стандартное) |
2,0 |
— |
34 000 (нормальное) |
2,25 |
— |
37 822 (полное) |
2,5 |
62° |